Java并发编程的艺术（七）——线程间的通信
2024-09-06 22:44:09
为什么需要线程间通信
让线程之间合作，提高运行效率。
volatile和synchronized关键字
实现原理
这两个方式都是采用共享内存的方式进行通信，通过同步机制保证数据可见性和排他性。
特点
- 本质是数据共享。
- 不能特定地传给某个线程数据，需要程序员自己编写逻辑。数据在各个线程的更新顺序由操作系统决定。
- 不能过多使用，这样会降低程序执行效率。
使用案例
// 用于控制线程当前的执行状态
private volatile boolean flag = false;
// 开启一条线程
Thread t1 = new Thread(new Runnable(){
void run(){
// 开关
while(!flag){
Thread.sleep(1000);
}
// 执行线程任务
doSometing();
}
}).start();
// 开始执行
public void start(){
flag = true;
}
这里通过volatile修饰的标志位flag实现其他线程对t1的控制。
等待和通知机制
等待/通知是Java实现多个进程交替协作的机制。
实现方法
Java提供了API实现该机制。
使用注意
- 上述所有方法都必须放在一个同步块中。
- 上述方法都只能由所处同步块的锁对象调用。
- 调用notify()方法之后，只是将线程从等待队列中转移到阻塞队列，当线程得到锁之后，才能用wait()方法之后，继续执行程序。
经典范式
该范式分为两个部分，分别针对等待方（消费者）和通知方（生产者）。
生产者通过notify唤醒消费者。消费者通过wait等待生产者生产完毕。
生产者：
private volatile boolean flag = false;
synchronized(objectA) {
flag = true;
objectA.notify();
}
消费者：
synchronized(objectA) {
while(!flag) {
objectA.wait();
}
doSomething();
}
超时等待
为了避免等待方无止境地等待，可以通过超时等待，跳出等待。
public void get(long mills){
synchronized( list ){
// 不加超时功能
if ( mills <= 0 ) {
while( list.isEmpty() ){
list.wait();
}
}
// 添加超时功能
else {
boolean isTimeout = false;
while(list.isEmpty() && isTimeout){
list.wait(mills);
isTimeout = true;
}
// doSometing……
}
}
}
代码中利用list作为中间变量装载数据。
管道流
什么是管道流
用于线程间的数据传输。传输媒介为内存。
实现方式
管道输入输出主要包括四种具体实现：PipedOutputStream、PipedInputStream、PipedWriter、PipedReader。分别对应字节流和字符流。
// 创建输入流与输出流对象
PipedWriter out = new PipedWriter();
PipedReader in = new PipedReader();
// 连接输入输出流
out.connect(in);
// 创建写线程
class WriteThread extends Thread{
private PipedWriter out;
public WriteThread(PipedWriter out){
this.out = out;
}
public void run(){
out.write("lippon");
}
}
// 创建读线程
class ReaderThread extends Thread{
private PipedReader in;
public ReaderThread(PipedReader in){
this.in = in;
}
public void run(){
in.read();
}
}
Thread.join
作用
- 让多个并发的线程串行执行。
- 当A线程调用B.jion()，那么，A会等待B结束后，再从jion继续执行。
- 如果被等待的线程执行很长的时间，那么join会抛出InterruptedException。当调用B.interrupt()之后，jion函数就会抛出异常。
实现原理
- join的底层采用wait() 方法进行停止运行。
- 然后当被等待线程终止后，会调用线程的notifyAll() 方法释等待队列中的线程。
实现方式
public static void main(String[] args){
// 开启一条线程
Thread t = new Thread(new Runnable(){
public void run(){
// doSometing
}
}).start();
// 调用join，等待t线程执行完毕
try{
t.join();
}catch(InterruptedException e){
// 中断处理……
}
}
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