1 線程之間的通信方式主要有以下幾種
在實(shí)際開(kāi)發(fā)時(shí)，一個(gè)進(jìn)程中往往有很多個(gè)線程，大多數(shù)線程之間往往不是絕對(duì)獨(dú)立的，比如說(shuō)我們需要將A和B 兩個(gè)線程的執(zhí)行結(jié)果收集在一起然后顯示在界面上，又或者比較典型的消費(fèi)者-生產(chǎn)者模式，在這些場(chǎng)景下，線程間通信成了我們必須使用的手段，那么線程之間怎么通信呢？
線程間通信方式，從實(shí)現(xiàn)本質(zhì)來(lái)講，主要可以分為兩大類(lèi)共享內(nèi)存和消息傳遞。
相信大家還記得，在內(nèi)存模型一節(jié)，我們提到多線程并發(fā)情況下的三大特性，原子性，有序性，可見(jiàn)性，其所對(duì)應(yīng)的解決方案就可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)線程間通信，這些解決方案的本質(zhì)就是共享內(nèi)存。
對(duì)于消息傳遞而言，最經(jīng)典的實(shí)現(xiàn)就是我們的Handler機(jī)制，在子線程使用主線程的Handler對(duì)象將一些信息發(fā)送到主線程以便進(jìn)行處理。
下面我們來(lái)看一些線程間通信的典型實(shí)現(xiàn)
2 共享變量
共享變量：線程之間可以通過(guò)共享變量來(lái)進(jìn)行通信。不同的線程可以共享同一個(gè)變量，并在變量上進(jìn)行讀寫(xiě)操作。需要注意的是，共享變量可能會(huì)引發(fā)線程安全問(wèn)題，需要通過(guò)同步機(jī)制來(lái)確保線程安全。
public class SharedData {
private int value;
public synchronized int getValue() {
return value;
}
public synchronized void setValue(int value) {
this.value = value;
}
}
? 在這個(gè)示例中，定義了一個(gè)共享數(shù)據(jù)類(lèi) SharedData，其中包含一個(gè)整型變量 value 和兩個(gè)同步方法 getValue() 和 setValue()，用于獲取和設(shè)置變量的值。由于這兩個(gè)方法都是同步的，因此多個(gè)線程可以安全地訪問(wèn)該變量。
public class SharedDataExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SharedData sharedData = new SharedData();
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
sharedData.setValue(i);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " write " + sharedData.getValue());
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " read " + sharedData.getValue());
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
}
? 在這個(gè)示例中，創(chuàng)建了兩個(gè)線程分別用于讀寫(xiě)共享數(shù)據(jù) SharedData，多次執(zhí)行該示例可以看到控制臺(tái)輸出表明兩個(gè)線程在安全地訪問(wèn)共享變量。
結(jié)果如圖：
3 鎖機(jī)制
鎖機(jī)制：鎖機(jī)制是一種常用的線程同步機(jī)制，可以保證在同一時(shí)間只有一個(gè)線程能夠訪問(wèn)共享資源。Java提供了多種鎖類(lèi)型，如 synchronized 關(guān)鍵字、ReentrantLock 類(lèi)等。
public class LockExample {
private static Lock lock = new ReentrantLock();
private static int count = 0;
private static void increase() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
increase();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
increase();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(count);
}
}
? 在這個(gè)示例中，使用了 Lock 接口和 ReentrantLock 類(lèi)來(lái)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行同步，多次執(zhí)行該示例可以看到最終輸出的計(jì)數(shù)器值為 20000。
結(jié)果如圖：
4 條件變量
條件變量：條件變量是一種線程間通信機(jī)制，它用于在一個(gè)共享資源上等待某個(gè)條件的成立。Java 提供了 Condition 接口來(lái)支持條件變量的實(shí)現(xiàn)，在使用 Condition 時(shí)需要先獲取鎖，然后調(diào)用 await() 方法等待條件成立，當(dāng)條件成立時(shí)可以通過(guò) signal() 或 signalAll() 方法喚醒等待該條件的線程。
public class ConditionExample {
private static Lock lock = new ReentrantLock();
private static Condition condition = lock.newCondition();
private static int count = 0;
private static void await() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
condition.await();
} finally {
lock.unlock();
}
}
private static void signal() {
lock.lock();
try {
condition.signalAll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " increase count to " + count);
if (count == 5) {
signal();
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
try {
await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " receive signal, count is " + count);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
}
? 在這個(gè)示例中，使用了 Lock 接口和 Condition 接口來(lái)定義了一個(gè)計(jì)數(shù)器，線程1每次增加計(jì)數(shù)器的值并判斷是否達(dá)到條件，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到條件時(shí)調(diào)用 signal() 方法通知線程2，線程2等待條件成立后執(zhí)行相應(yīng)的操作。
5 信號(hào)量
信號(hào)量：信號(hào)量是一種常見(jiàn)的線程同步機(jī)制，可用于控制多個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問(wèn)。Java 提供了 Semaphore 類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)量，Semaphore 類(lèi)有兩個(gè)常用的方法 acquire() 和 release()，分別用于獲取和釋放信號(hào)量。
public class SemaphoreExample {
private static Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
private static void doWork() throws InterruptedException {
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start working");
Thread.sleep(1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finish working");
semaphore.release();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
try {
doWork();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
try {
doWork();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread thread3 = new Thread(() -> {
try {
doWork();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread1.join();
thread2.join();
thread3.join();
}
}
? 在這個(gè)示例中，使用了 Semaphore 類(lèi)來(lái)定義了一個(gè)信號(hào)量，線程1、線程2、線程3都需要獲取信號(hào)量才能進(jìn)行工作，每次執(zhí)行 doWork() 方法需要占用資源，執(zhí)行完畢后釋放信號(hào)量。
6 管道
管道：管道是一種用于線程間通信的高級(jí)機(jī)制，它可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程向另一個(gè)線程傳送數(shù)據(jù)。Java 提供了 PipedInputStream 和 PipedOutputStream 兩個(gè)類(lèi)來(lái)支持管道的實(shí)現(xiàn)，其中 PipedInputStream 用于讀取數(shù)據(jù)，PipedOutputStream 用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
public class PipeExample {
static class WriterThread extends Thread {
private PipedOutputStream output;
WriterThread(PipedOutputStream output) {
this.output = output;
}
@Override
public void run() {
try {
for(int i=1;i<=10;i++) {
output.write(i);
System.out.println("寫(xiě)入數(shù)據(jù)：" + i);
Thread.sleep(1000);
}
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
output.close();
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
static class ReaderThread extends Thread {
private PipedInputStream input;
ReaderThread(PipedInputStream input) {
this.input = input;
}
@Override
public void run() {
try {
int value;
while((value=input.read()) != -1) {
System.out.println("讀取數(shù)據(jù)：" + value);
}
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
input.close();
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
PipedOutputStream output = new PipedOutputStream();
PipedInputStream input = new PipedInputStream(output);
Thread thread1 = new WriterThread(output);
Thread thread2 = new ReaderThread(input);
thread1.start();
thread2.start();
try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在這個(gè)示例中，使用了 PipedOutputStream 類(lèi)和 PipedInputStream 類(lèi)來(lái)定義了一個(gè)管道，線程1向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，線程2從管道中讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)管道來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線程之間的通信。
運(yùn)行結(jié)果：
需要注意的是，以上通信方式都需要在多線程程序中謹(jǐn)慎使用，需要考慮線程安全和性能等方面的問(wèn)題。為了確保程序正確、高效地運(yùn)行，需要根據(jù)具體情況選擇合適的線程通信方式，并進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試和優(yōu)化。
6 join方法的實(shí)現(xiàn)原理
說(shuō)了這么多，也舉了這么多例子了，join方法是怎么實(shí)現(xiàn)線程等待的呢？我點(diǎn)進(jìn)去join方法內(nèi)部可以看到，其實(shí)它的內(nèi)部也就是調(diào)用了wait()方法，
只不過(guò)它多做了一步，用了一個(gè)循環(huán)來(lái)判斷線程是否還活著，isAlive()方法就是用來(lái)判斷線程是否還活著；
7 join方法實(shí)現(xiàn)順序性原理
那么這個(gè)時(shí)候肯定有的同學(xué)就有疑問(wèn)了，只看到j(luò)oin()方法調(diào)用了wait()方法，但是沒(méi)看到有調(diào)用notify() 或者 notifyAll() 系列的喚醒方法，那它是怎么喚醒的呢？如果不喚醒，那不就一直等待下去了嗎？
*原來(lái)啊，在java中，Thread類(lèi)線程執(zhí)行完run()方法后，一定會(huì)自動(dòng)執(zhí)行notifyAll()方法*
這是notifyAll()非常重要的隱藏知識(shí)點(diǎn)，這個(gè)細(xì)節(jié)隱藏在Java的Native方法中，所以一般不會(huì)被人發(fā)現(xiàn)。我們觀察C/C++源碼，如下：文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-704537.html
oid JavaThread::exit(booldestory_vm, ExitTypeexit_type);
static void ensure_join(JavaThread*thread) {
Handle threadObj(thread, thread -> threadObj());
ObjectLocker lock(threadObj, thread);
thread -> clear_pending_exception();
java_lang_Thread::set_thread_status(threadObj(), java_lang_Thread::TERMINATED);
java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);
//下行執(zhí)行了notifyAll()操作
lock.notify_all(thread);
thread -> clear_pending_exception();
}
其中ensure_join就是執(zhí)行join()方法，等方法執(zhí)行結(jié)束時(shí)，此行代碼lock.notify_all(thread);意思是通過(guò)notifyAll()喚醒了所有等待線程。所以在使用線程的時(shí)候，要特別注意文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-704537.html
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