【多线程】线程间通信

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-07-21 05:54 24阅读 0赞

## 等待通知机智的实现 ##

方法wait()的作用是使当前执行代码的线程进行等待，wait()方法是Object类的方法，该方法用来将当前线程置入“预执行队列”中，并且在wait（）所在的代码行处停止执行，直到接到通知或被中断为止。

在调用wait()之前，线程必须获得该对象的对象级别锁，即**只能在同步方法或同步块中**调用wait（）方法。

在执行wait()方法后，当前线程释放锁。

如果调用wait()是没有持有适当的锁，则抛出IIegalMonitorStateException,它是RuntimeException的一个子类。

方法notify（）也要**在同步方法或同步代码块中**调用，即在调用前，线程也必须获得该对象的对象级别锁。

该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程，如果有多个线程等待，则由线程规划器随机挑选出其中一个呈wait状态的线程，对其发出通知notify，并使它等待获取该对象的对象锁。

**需要说明的是，在执行notify（）方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，呈wait状态的线程也并不能马上获取该对象锁，要等到执行notify（）方法的线程将程序执行完，也就是退出synchronized代码块后，当前线程才会释放锁，而呈wait状态的线程才可以获取该对象的锁。**

当第一个获得了该对象锁的wait线程运行完毕后，他会释放掉该对象锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，则即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，还会继续阻塞在wait状态，直到这对象发出一个notify或notifyall.

用一句话来总结一下wait和notify：

**wait使线程停止运行，而notify使停止的线程继续运行。**

以上说法创建测试项目

wait\_notify\_size5

创建MyList类

public class MyList {
    
        private static List list = new ArrayList();
    
        public static void add() {
            list.add("anything");
        }
    
        public static int size() {
            return list.size();
        }
    }

类ThreadA

public class ThreadA extends Thread {
        private Object lock;
        public ThreadA(Object lock){
            super();
            this.lock = lock;
        }
    
        @Override
        public void run() {
    
            try {
                synchronized (lock){
                    if(MyList.size() != 5){
                        System.out.println("wait begin"+System.currentTimeMillis());
                        lock.wait();
                        System.out.println("wait end"+ System.currentTimeMillis());
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }

类ThreadB

public class ThreadB extends Thread {
        private Object lock;
    
        public ThreadB(Object lock) {
            super();
            this.lock = lock;
        }
    
        @Override
        public void run() {
    
            try {
                synchronized (lock) {
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        MyList.add();
                        if (MyList.size() == 5) {
                            lock.notify();
                            System.out.println("已发出通知");
    
                        }
                        System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素！");
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }

类Run

public class Run {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            try {
                Object lock = new Object();
                ThreadA a = new ThreadA(lock);
                a.start();
                Thread.sleep(50);
                ThreadB b = new ThreadB(lock);
                b.start();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

运行结果如下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MzA2MDQx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

日志信息 wait end 在最后输出，这也说明notify()方法执行后并不是立即释放锁。

**关键字synchronized可以将任何一个Object对象作为同步对象来看待，而java为每个对象都实现了wait()和notify（）方法，它们必须用在被synchronized同步的Object的临界区内。通过调用wait()方法可以使处于临界区内的线程进入等待状态，同时释放被同步对象的锁。而notify操作可以唤醒一个因调用了wait操作而处于阻塞状态的线程，使其进入就绪状态。被重新唤醒的线程会试图重新获得临界区的控制权，也就是锁，并继续执行临界区内wait之后的代码。**

如果发出的notify操作时没有处于阻塞状态中的线程，那么该命令就会被忽略。

wait()方法可以使用调用该方法的线程释放共享资源的锁，然后从运行状态退出，进入等待队列，直到被再次唤醒。

notify()方法可以随机唤醒等待队列中等待同一共享资源的“一个”线程，并是该线程退出等待队列，进入可运行状态，也就是notify（）方法仅通知“一个”线程。

notifyAll()方法可以使所有正在等待队列中等待同一共享资源的“全部”线程从等待状态退出，进入可运行状态。此时，优先级最高的那个线程最先执行，但也有可能是随机执行，因为这要取决于JVM虚拟机的实现。

**方法notify（）被执行后，不释放锁，必须执行完notify()方法所在的同步代码块synchronized代码块后才释放锁。**

**当线程呈wait()状态时，调用线程对象的interrupt()方法会出现InterruptedException异常。**

方法notify()仅随机唤醒一个线程。

**当多次调用notify（）方法时，会随机将等待wait状态的线程进行唤醒。**

**notifyAll()唤醒所有的线程**

**wait(long)**

方法wait(long)的功能是等待某一段时间内是否有线程对锁进行唤醒，如果超过这个时间则自动唤醒。

## 通过管道进行线程间通信：字节流 ##

管道流是一种特殊的流，用于在不同线程间直接传送数据。一个线程发送数据到输出管道，另一个线程从输入管道中读数据。通过使用管道，实现不同线程间的通信，而无需借助于累死临时文件之类的东西。

在Java的jdk中提供了4个类来使线程间可以进行通信：

1）PipedInputStream和PipedOutputStream

2)PipedReader和PipedWriter

创建测试项目pipeInputOutPut

类ReadData

public class ReadData {
        public void readMethod(PipedInputStream input){
    
            try {
                System.out.println("read :");
                byte[] byteArray = new byte[20];
    
                int readLength = input.read(byteArray);
    
                while (readLength != -1){
                    String newData = new String(byteArray, 0, readLength);
                    System.out.println("读取到："+newData);
                    readLength = input.read(byteArray);
                }
                System.out.println();
                input.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

类WriteData

public class WriteData {
        public void writeMethod(PipedOutputStream out){
            try {
                System.out.println("write :");
                for (int i = 0; i < 300; i++) {
                    String outData = ""+(i+1);
                    out.write(outData.getBytes());
                    System.out.println("写入："+outData);
                }
                System.out.println();
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

类ThreadRead

public class ThreadRead extends Thread {
    
        private ReadData read;
        private PipedInputStream input;
    
        public ThreadRead(ReadData read, PipedInputStream input) {
    
            super();
            this.read = read;
            this.input = input;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            read.readMethod(input);
        }
    }

类ThreadWrite

public class ThreadWrite extends Thread {
    
        private WriteData write;
        private PipedOutputStream out;
    
        public ThreadWrite(WriteData write, PipedOutputStream out){
            super();
            this.write = write;
            this.out = out;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            write.writeMethod(out);
        }
    }

类Run

public class Run {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            try {
                WriteData writeData = new WriteData();
                ReadData readData = new ReadData();
                PipedInputStream inputStream = new PipedInputStream();
                PipedOutputStream outputStream = new PipedOutputStream();
    
                //使两个Stream之间产生通信链接，这样才可以将数据进行输出与输入
                outputStream.connect(inputStream);
                ThreadRead threadRead = new ThreadRead(readData, inputStream);
                threadRead.start();
                Thread.sleep(2000);
                ThreadWrite threadWrite = new ThreadWrite(writeData, outputStream);
                threadWrite.start();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

**运行结果**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MzA2MDQx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

### 通过管道进行线程间通信：字符流 ###

创建测试项目

pipeReaderWriter

类ReadData

public class ReadData {
    
        public void readMethod(PipedReader input) {
            try {
                System.out.println("read: ");
                char[] byteArray = new char[20];
                int readLength = input.read(byteArray);
                while (readLength != -1) {
                    String newData = new String(byteArray, 0, readLength);
                    System.out.println("读数据："+newData);
                    readLength = input.read(byteArray);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

类WriteData

public class WriteData {
    
        public void writeMethod(PipedWriter out) {
            try {
                System.out.println("write: ");
                for (int i = 0; i < 300; i++) {
                    String outData = "" + (i + 1);
                    out.write(outData);
                    System.out.println("写入数据："+outData);
                }
                System.out.println();
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

类ThreadRead

public class ThreadRead extends Thread {
    
    
        private ReadData read;
        private PipedReader input;
    
        public ThreadRead(ReadData read, PipedReader input) {
            super();
            this.read = read;
            this.input = input;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            read.readMethod(input);
        }
    }

类ThreadWrite

public class ThreadWrite extends Thread {
    
        private WriteData write;
        private PipedWriter out;
    
        public ThreadWrite(WriteData write, PipedWriter out){
            super();
            this.write = write;
            this.out = out;
        }
    
        @Override
        public void run() {
         write.writeMethod(out);
        }
    }

类Run

public class Run {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                WriteData writeData = new WriteData();
                ReadData readData = new ReadData();
                PipedReader inputStream = new PipedReader();
                PipedWriter outputStream = new PipedWriter();
                outputStream.connect(inputStream);
                ThreadRead threadRead = new ThreadRead(readData, inputStream);
                threadRead.start();
                Thread.sleep(2000);
                ThreadWrite threadWrite = new ThreadWrite(writeData, outputStream);
                threadWrite.start();
    
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    
    }

**运行结果**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MzA2MDQx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

## join（）方法的使用 ##

作用说明：

如果子线程中要进行大量的耗时运算，主线程往往早于子线程结束之前结束。这时，如果主线程想等待子线程执行完成之后再结束，比如子线程处理一个数据，主线程要取得这个数据中的值，就要用到join（）方法了。

join()的作用就是等待线程对象销毁。

创建测试项目

joinTest

创建类

MyThread

public class MyThread extends Thread {
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                int secondValue = (int) (Math.random() * 10000);
                System.out.println(secondValue);
                Thread.sleep(secondValue);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

创建类

Test

public class Test {
        public static void main(String[] args) {
    
            try {
                MyThread threadTest = new MyThread();
                threadTest.start();
                threadTest.join();
                System.out.println("我想当ThreadTest对象执行完毕后我再执行，我做到了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

运行结果

![2020040315315093.png][]

结论：

方法join具有使线程排队运行的作用，有些类似同步的运行效果。join与synchronized的区别是：**join在内部使用wait（）方法**进行等待，**而sychronized关键字使用的是“对象监视器”原理作为同步。**

join(long)参数是设定等待时间。

### join(long)与sleep(long)的区别 ###

*  方法join(long)的功能在内部是使用wait(long)方法来实现的，所以join（long）方法具有释放锁的特点。
 *  sleep(long)方法不释放锁

## 类ThreadLocal的使用 ##

类ThreadLoacal主要解决的就是每个线程都绑定自己的值，可以将ThreadLocal类比喻成全局存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。

类ThreadLocal解决的是变量在不同线程间的隔离性，也就是不同线程拥有自己的值，不同线程中的值可以放入ThreadLocal类中进行保存的。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MzA2MDQx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/f367d97b53d44aefbfe7cec2345ee8b8.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MzA2MDQx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/1300d8c11d91443487b8d401657216b3.png
[2020040315315093.png]: /images/20230528/42d29a0077d04b6dacfc709511904de3.png