一,介紹
本總結我對於JAVA多線程中線程之間的通信方式的理解,主要以代碼結合文字的方式來討論線程間的通信,故摘抄了書中的一些示例代碼。
二,線程間的通信方式
①同步
這裡講的同步是指多個線程通過synchronized關鍵字這種方式來實現線程間的通信。
參考示例:
public class MyObject { synchronized public void methodA() { //do something.... } synchronized public void methodB() { //do some other thing } } public class ThreadA extends Thread { private MyObject object; //省略構造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodA(); } } public class ThreadB extends Thread { private MyObject object; //省略構造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodB(); } } public class Run { public static void main(String[] args) { MyObject object = new MyObject(); //線程A與線程B 持有的是同一個對象:object ThreadA a = new ThreadA(object); ThreadB b = new ThreadB(object); a.start(); b.start(); } }
由於線程A和線程B持有同一個MyObject類的對象object,盡管這兩個線程需要調用不同的方法,但是它們是同步執行的,比如:線程B需要等待線程A執行完了methodA()方法之後,它才能執行methodB()方法。這樣,線程A和線程B就實現了 通信。
這種方式,本質上就是“共享內存”式的通信。多個線程需要訪問同一個共享變量,誰拿到了鎖(獲得了訪問權限),誰就可以執行。
②while輪詢的方式
代碼如下:
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 public void add() { 8 list.add("elements"); 9 } 10 public int size() { 11 return list.size(); 12 } 13 } 14 15 import mylist.MyList; 16 17 public class ThreadA extends Thread { 18 19 private MyList list; 20 21 public ThreadA(MyList list) { 22 super(); 23 this.list = list; 24 } 25 26 @Override 27 public void run() { 28 try { 29 for (int i = 0; i < 10; i++) { 30 list.add(); 31 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素"); 32 Thread.sleep(1000); 33 } 34 } catch (InterruptedException e) { 35 e.printStackTrace(); 36 } 37 } 38 } 39 40 import mylist.MyList; 41 42 public class ThreadB extends Thread { 43 44 private MyList list; 45 46 public ThreadB(MyList list) { 47 super(); 48 this.list = list; 49 } 50 51 @Override 52 public void run() { 53 try { 54 while (true) { 55 if (list.size() == 5) { 56 System.out.println("==5, 線程b准備退出了"); 57 throw new InterruptedException(); 58 } 59 } 60 } catch (InterruptedException e) { 61 e.printStackTrace(); 62 } 63 } 64 } 65 66 import mylist.MyList; 67 import extthread.ThreadA; 68 import extthread.ThreadB; 69 70 public class Test { 71 72 public static void main(String[] args) { 73 MyList service = new MyList(); 74 75 ThreadA a = new ThreadA(service); 76 a.setName("A"); 77 a.start(); 78 79 ThreadB b = new ThreadB(service); 80 b.setName("B"); 81 b.start(); 82 } 83 }
在這種方式下,線程A不斷地改變條件,線程ThreadB不停地通過while語句檢測這個條件(list.size()==5)是否成立 ,從而實現了線程間的通信。但是這種方式會浪費CPU資源。之所以說它浪費資源,是因為JVM調度器將CPU交給線程B執行時,它沒做啥“有用”的工作,只是在不斷地測試 某個條件是否成立。就類似於現實生活中,某個人一直看著手機屏幕是否有電話來了,而不是: 在干別的事情,當有電話來時,響鈴通知TA電話來了。關於線程的輪詢的影響,可參考:JAVA多線程之當一個線程在執行死循環時會影響另外一個線程嗎?
③wait/notify機制
代碼如下:
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private static List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 8 public static void add() { 9 list.add("anyString"); 10 } 11 12 public static int size() { 13 return list.size(); 14 } 15 } 16 17 18 public class ThreadA extends Thread { 19 20 private Object lock; 21 22 public ThreadA(Object lock) { 23 super(); 24 this.lock = lock; 25 } 26 27 @Override 28 public void run() { 29 try { 30 synchronized (lock) { 31 if (MyList.size() != 5) { 32 System.out.println("wait begin " 33 + System.currentTimeMillis()); 34 lock.wait(); 35 System.out.println("wait end " 36 + System.currentTimeMillis()); 37 } 38 } 39 } catch (InterruptedException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 } 42 } 43 } 44 45 46 public class ThreadB extends Thread { 47 private Object lock; 48 49 public ThreadB(Object lock) { 50 super(); 51 this.lock = lock; 52 } 53 54 @Override 55 public void run() { 56 try { 57 synchronized (lock) { 58 for (int i = 0; i < 10; i++) { 59 MyList.add(); 60 if (MyList.size() == 5) { 61 lock.notify(); 62 System.out.println("已經發出了通知"); 63 } 64 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素!"); 65 Thread.sleep(1000); 66 } 67 } 68 } catch (InterruptedException e) { 69 e.printStackTrace(); 70 } 71 } 72 } 73 74 public class Run { 75 76 public static void main(String[] args) { 77 78 try { 79 Object lock = new Object(); 80 81 ThreadA a = new ThreadA(lock); 82 a.start(); 83 84 Thread.sleep(50); 85 86 ThreadB b = new ThreadB(lock); 87 b.start(); 88 } catch (InterruptedException e) { 89 e.printStackTrace(); 90 } 91 } 92 }
線程A要等待某個條件滿足時(list.size()==5),才執行操作。線程B則向list中添加元素,改變list 的size。
A,B之間如何通信的呢?也就是說,線程A如何知道 list.size() 已經為5了呢?
這裡用到了Object類的 wait() 和 notify() 方法。
當條件未滿足時(list.size() !=5),線程A調用wait() 放棄CPU,並進入阻塞狀態。---不像②while輪詢那樣占用CPU
當條件滿足時,線程B調用 notify()通知 線程A,所謂通知線程A,就是喚醒線程A,並讓它進入可運行狀態。
這種方式的一個好處就是CPU的利用率提高了。
但是也有一些缺點:比如,線程B先執行,一下子添加了5個元素並調用了notify()發送了通知,而此時線程A還執行;當線程A執行並調用wait()時,那它永遠就不可能被喚醒了。因為,線程B已經發了通知了,以後不再發通知了。這說明:通知過早,會打亂程序的執行邏輯。
關於wait/notify更多內容,可參考:JAVA多線程之wait/notify