【本人禿頂程式設計師】JAVA多執行緒之執行緒間的通訊方式
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一，介紹
本總結我對於JAVA多執行緒中執行緒之間的通訊方式的理解，主要以程式碼結合文字的方式來討論執行緒間的通訊，故摘抄了書中的一些示例程式碼。
二，執行緒間的通訊方式
①同步
這裡講的同步是指多個執行緒通過synchronized關鍵字這種方式來實現執行緒間的通訊。
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; //省略構造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodA(); } } public class ThreadB extends Thread { private MyObject object; //省略構造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodB(); } } public class Run { public static void main(String[] args) { MyObject object = new MyObject(); //執行緒A與執行緒B 持有的是同一個物件:object ThreadA a = new ThreadA(object); ThreadB b = new ThreadB(object); a.start(); b.start(); } }
由於執行緒A和執行緒B持有同一個MyObject類的物件object，儘管這兩個執行緒需要呼叫不同的方法，但是它們是同步執行的，比如：執行緒B需要等待執行緒A執行完了methodA()方法之後，它才能執行methodB()方法。這樣，執行緒A和執行緒B就實現了 通訊。
這種方式，本質上就是“共享記憶體”式的通訊。多個執行緒需要訪問同一個共享變數，誰拿到了鎖（獲得了訪問許可權），誰就可以執行。
②while輪詢的方式
程式碼如下：
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, 執行緒b準備退出了"); 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，執行緒A不斷地改變條件，執行緒ThreadB不停地通過while語句檢測這個條件(list.size()==5)是否成立 ，從而實現了執行緒間的通訊。但是這種方式會浪費CPU資源。之所以說它浪費資源，是因為JVM排程器將CPU交給執行緒B執行時，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。就類似於現實生活中，某個人一直看著手機螢幕是否有電話來了，而不是： 在幹別的事情，當有電話來時，響鈴通知TA電話來了。
這種方式還存在另外一個問題：
執行緒都是先把變數讀取到本地執行緒棧空間，然後再去再去修改的本地變數。因此，如果執行緒B每次都在取本地的 條件變數，那麼儘管另外一個執行緒已經改變了輪詢的條件，它也察覺不到，這樣也會造成死迴圈。
③wait/notify機制
程式碼如下：
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("已經發出了通知");
}
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();
}
}
}
執行緒A要等待某個條件滿足時(list.size()==5)，才執行操作。執行緒B則向list中新增元素，改變list 的size。
A,B之間如何通訊的呢？也就是說，執行緒A如何知道 list.size() 已經為5了呢？
這裡用到了Object類的 wait() 和 notify() 方法。
當條件未滿足時(list.size() !=5)，執行緒A呼叫wait() 放棄CPU，並進入阻塞狀態。—不像②while輪詢那樣佔用CPU
當條件滿足時，執行緒B呼叫 notify()通知 執行緒A，所謂通知執行緒A，就是喚醒執行緒A，並讓它進入可執行狀態。
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：比如，執行緒B先執行，一下子添加了5個元素並呼叫了notify()傳送了通知，而此時執行緒A還執行；當執行緒A執行並呼叫wait()時，那它永遠就不可能被喚醒了。因為，執行緒B已經發了通知了，以後不再發通知了。這說明：通知過早，會打亂程式的執行邏輯。
④管道通訊
就是使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream進行通訊
具體就不介紹了。分散式系統中說的兩種通訊機制：共享記憶體機制和訊息通訊機制。感覺前面的①中的synchronized關鍵字和②中的while輪詢 “屬於” 共享記憶體機制，由於是輪詢的條件使用了volatile關鍵字修飾時，這就表示它們通過判斷這個“共享的條件變數“是否改變了，來實現程序間的交流。
而管道通訊，更像訊息傳遞機制，也就是說：通過管道，將一個執行緒中的訊息傳送給另一個。
寫在最後：
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