JAVA多线程之线程间的通信方式

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-03-31 07:52 367阅读 0赞

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**一，介绍**

本总结我对于JAVA多线程中线程之间的通信方式的理解，主要以代码结合文字的方式来讨论线程间的通信，故摘抄了书中的一些示例代码。

**二，线程间的通信方式**

**①同步**

这里讲的同步是指多个线程通过synchronized关键字这种方式来实现线程间的通信。

参考示例：

![复制代码][copycode.gif]

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;
    //省略构造方法
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            object.methodA();
        }
    }
    
    public class ThreadB extends Thread {
    
        private MyObject object;
    //省略构造方法
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            object.methodB();
        }
    }
    
    public class Run {
        public static void main(String[] args) {
            MyObject object = new MyObject();
    
            //线程A与线程B 持有的是同一个对象:object
            ThreadA a = new ThreadA(object);
            ThreadB b = new ThreadB(object);
            a.start();
            b.start();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

由于线程A和线程B持有同一个MyObject类的对象object，尽管这两个线程需要调用不同的方法，但是它们是同步执行的，比如：**线程B需要等待线程A执行完了methodA()方法之后，它才能执行methodB()方法。这样，线程A和线程B就实现了 通信。**

**这种方式，本质上就是“共享内存”式的通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行。**

**②while轮询的方式**

代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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) + "个元素");
    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, 线程b准备退出了");
    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 }

![复制代码][copycode.gif]

在这种方式下，线程A不断地改变条件，线程ThreadB不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立 ，从而实现了线程间的通信。但是**这种方式会浪费CPU资源**。之所以说它浪费资源，是因为JVM调度器将CPU交给线程B执行时，它没做啥“有用”的工作，只是在不断地测试 某个条件是否成立。*就类似于现实生活中，某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了，而不是： 在干别的事情，当有电话来时，响铃通知TA电话来了。*关于线程的轮询的影响，[可参考：][Link 1][JAVA多线程之当一个线程在执行死循环时会影响另外一个线程吗？][Link 1]

这种方式还存在另外一个问题：

轮询的条件的可见性问题，关于内存可见性问题，可参考：[JAVA多线程之volatile 与 synchronized 的比较][JAVA_volatile _ synchronized]中的第一点“**一，volatile关键字的可见性**”

线程都是先把变量读取到本地线程栈空间，然后再去再去修改的本地变量。因此，如果线程B每次都在取本地的 条件变量，那么尽管另外一个线程已经改变了轮询的条件，它也察觉不到，这样也会造成死循环。

**③wait/notify机制**

代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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("已经发出了通知");
    63                     }
    64                     System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!");
    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 }

![复制代码][copycode.gif]

线程A要等待某个条件满足时(list.size()==5)，才执行操作。线程B则向list中添加元素，改变list 的size。

A,B之间如何通信的呢？也就是说，线程A如何知道 list.size() 已经为5了呢？

这里用到了Object类的 wait() 和 notify() 方法。

当条件未满足时(list.size() !=5)，线程A调用wait() 放弃CPU，并进入阻塞状态。---不像②while轮询那样占用CPU

当条件满足时，线程B调用 notify()通知 线程A，所谓通知线程A，就是唤醒线程A，并让它进入可运行状态。

这种方式的一个好处就是CPU的利用率提高了。

但是也有一些缺点：比如，线程B先执行，一下子添加了5个元素并调用了notify()发送了通知，而此时线程A还执行；当线程A执行并调用wait()时，那它永远就不可能被唤醒了。因为，线程B已经发了通知了，以后不再发通知了。这说明：**通知过早，会打乱程序的执行逻辑。**

**④管道通信**就是使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信

具体就不介绍了。分布式系统中说的两种通信机制：共享内存机制和消息通信机制。感觉前面的①中的synchronized关键字和②中的while轮询 “属于” 共享内存机制，由于是轮询的条件使用了volatile关键字修饰时，这就表示它们通过判断这个“共享的条件变量“是否改变了，来实现进程间的交流。

而管道通信，更像消息传递机制，也就是说：通过管道，将一个线程中的消息发送给另一个。

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[Link 1]: http://www.cnblogs.com/hapjin/p/5467984.html
[JAVA_volatile _ synchronized]: http://www.cnblogs.com/hapjin/p/5492880.html