java線程間通信的通俗解釋及代碼示例
線程間通信：由于多線程共享地址空間和數(shù)據(jù)空間，所以多個線程間的通信是一個線程的數(shù)據(jù)可以直接提供給其他線程使用，而不必通過操作系統(tǒng)（也就是內(nèi)核的調(diào)度）。
進(jìn)程間的通信則不同，它的數(shù)據(jù)空間的獨(dú)立性決定了它的通信相對比較復(fù)雜，需要通過操作系統(tǒng)。以前進(jìn)程間的通信只能是單機(jī)版的，現(xiàn)在操作系統(tǒng)都繼承了基于套接字（socket）的進(jìn)程間的通信機(jī)制。這樣進(jìn)程間的通信就不局限于單臺計(jì)算機(jī)了，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信。線程通信主要分為以下幾個部分，下面通過生活中圖書館借書的例子簡單講解以下：
通過共享對象通信
加入圖書館只有一本《java并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)》，小A早上的時候把這本書給借走了，然后下午小B去圖書館去找這本書，這時候小A和小B是兩個線程，《java并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)》就是共享對象（類似于多線程中的全局變量的資源），小B發(fā)現(xiàn)這本書已經(jīng)被借走了，所以就回去等了幾天，幾天后，小B又去圖書館發(fā)現(xiàn)這本書被還回來了，就把書借走了，這就是通過共享對象進(jìn)行通信。
忙等待
由于快要BAT實(shí)習(xí)生招聘了，所以小B非常想看這本書，所以小B就每隔一個小時(while循環(huán))就去看看這本書有沒有被還回來了，這樣雖然比較耗費(fèi)處理器資源，但是只要書一旦被還回來，小B就可以馬上知道。
wait() notify() notifyAll()
由于圖書館隔著宿舍比較近，所以小B發(fā)現(xiàn)每隔一個小時就去圖書館身體有點(diǎn)吃不消，不過很快，學(xué)校的圖書館系統(tǒng)增加了短信提醒功能(notify())，所以小B可以一邊睡覺一邊等短信。
丟失的信號
圖書館系統(tǒng)是這么設(shè)計(jì)的，當(dāng)有一本書被還回來的時候，就會給等待者發(fā)短信，但是短信只能發(fā)送一次，如果沒有等待者，短信也會發(fā)出（只不過這個時候沒有沒有接受者），問題出現(xiàn)了，因?yàn)槎绦胖粫l(fā)一次，當(dāng)書被還回來的時候，沒有人等待借書，他會發(fā)一條空短信，但是之后有等待借此本書的同學(xué)永遠(yuǎn)也不會再收到短信，導(dǎo)致這些同學(xué)會無休止的等待。為了解決這個問題，我們要進(jìn)入等待狀態(tài)的時候先打電話問問圖書館阿姨是否需要繼續(xù)等待。
假喚醒
圖書館系統(tǒng)有一個bug，會是不是給用戶發(fā)送錯誤短信，我們很聽話，收到短信就會去圖書館借書，但是到達(dá)圖書館后發(fā)現(xiàn)書根本就沒有被還回來，然后接著做其他的事情。
線程間的通信方式
#鎖機(jī)制：包括互斥鎖、條件變量、讀寫鎖
*互斥鎖提供了以排他方式防止數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被并發(fā)修改的方法。
*讀寫鎖允許多個線程同時讀共享數(shù)據(jù)，而對寫操作是互斥的。
*條件變量可以以原子的方式阻塞進(jìn)程，直到某個特定條件為真為止。對條件的測試是在互斥鎖的保護(hù)下進(jìn)行的。條件變量始終與互斥鎖一起使用。
#信號量機(jī)制(Semaphore)：包括無名線程信號量和命名線程信號量
#信號機(jī)制(Signal)：類似進(jìn)程間的信號處理
線程間的通信目的主要是用于線程同步，所以線程沒有像進(jìn)程通信中的用于數(shù)據(jù)交換的通信機(jī)制。
我覺得我對線程通信的理解還是不夠徹底，下面分享幾段代碼，幫助理解：
①同步
這里講的同步是指多個線程通過synchronized關(guān)鍵字這種方式來實(shí)現(xiàn)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(gòu)造方法
@Override
public void run() {
super.run();
object.methodA();
}
}
public class ThreadB extends Thread {
private MyObject object;
//省略構(gòu)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();
}
}
由于線程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(diào)用不同的方法，但是它們是同步執(zhí)行的，比如：線程B需要等待線程A執(zhí)行完了methodA()方法之后，它才能執(zhí)行methodB()方法。這樣，線程A和線程B就實(shí)現(xiàn)了通信。
這種方式，本質(zhì)上就是“共享內(nèi)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(quán)限），誰就可以執(zhí)行。
②while輪詢的方式
代碼如下：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class MyList {
private List<String> list = new ArrayList<String>();
public void add() {
list.add("elements");
}
public int size() {
return list.size();
}
}
import mylist.MyList;
public class ThreadA extends Thread {
private MyList list;
public ThreadA(MyList list) {
super();
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
list.add();
System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素");
Thread.sleep(1000);
}
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
import mylist.MyList;
public class ThreadB extends Thread {
private MyList list;
public ThreadB(MyList list) {
super();
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
if (list.size() == 5) {
System.out.println("==5, 線程b準(zhǔn)備退出了");
throw new InterruptedException();
}
}
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
import mylist.MyList;
import extthread.ThreadA;
import extthread.ThreadB;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyList service = new MyList();
ThreadA a = new ThreadA(service);
a.setName("A");
a.start();
ThreadB b = new ThreadB(service);
b.setName("B");
b.start();
}
}
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(shí)現(xiàn)了線程間的通信。但是這種方式會浪費(fèi)CPU資源。之所以說它浪費(fèi)資源，是因?yàn)镴VM調(diào)度器將CPU交給線程B執(zhí)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。就類似于現(xiàn)實(shí)生活中，某個人一直看著手機(jī)屏幕是否有電話來了，而不是： 在干別的事情，當(dāng)有電話來時，響鈴?fù)ㄖ猅A電話來了。關(guān)于線程的輪詢的影響
③wait/notify機(jī)制
代碼如下：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class MyList {
private static List<String> list = new ArrayList<String>();
public static void add() {
list.add("anyString");
}
public static int size() {
return list.size();
}
}
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();
}
}
}
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("已經(jīng)發(fā)出了通知");
}
System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素!");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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();
}
}
}
線程A要等待某個條件滿足時(list.size()==5)，才執(zhí)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(jīng)為5了呢？
這里用到了Object類的wait()和notify()方法。
當(dāng)條件未滿足時(list.size()!=5)，線程A調(diào)用wait()放棄CPU，并進(jìn)入阻塞狀態(tài)。---不像②while輪詢那樣占用CPU
當(dāng)條件滿足時，線程B調(diào)用notify()通知線程A，所謂通知線程A，就是喚醒線程A，并讓它進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。
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(diǎn)：比如，線程B先執(zhí)行，一下子添加了5個元素并調(diào)用了notify()發(fā)送了通知，而此時線程A還執(zhí)行；當(dāng)線程A執(zhí)行并調(diào)用wait()時，那它永遠(yuǎn)就不可能被喚醒了。因?yàn)?，線程B已經(jīng)發(fā)了通知了，以后不再發(fā)通知了。這說明：通知過早，會打亂程序的執(zhí)行邏輯。
④管道通信就是使用java.io.PipedInputStream和java.io.PipedOutputStream進(jìn)行通信
具體就不介紹了。分布式系統(tǒng)中說的兩種通信機(jī)制：共享內(nèi)存機(jī)制和消息通信機(jī)制。感覺前面的①中的synchronized關(guān)鍵字和②中的while輪詢“屬于”共享內(nèi)存機(jī)制，由于是輪詢的條件使用了volatile關(guān)鍵字修飾時，這就表示它們通過判斷這個“共享的條件變量“是否改變了，來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的交流。
而管道通信，更像消息傳遞機(jī)制，也就是說：通過管道，將一個線程中的消息發(fā)送給另一個。
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于java線程間通信的通俗解釋的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：
Java編程中實(shí)現(xiàn)Condition控制線程通信
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