Java多執行緒之執行緒之間的通訊方式
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：
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 public void add() { 8 list.add("elements"); 9 } 10 public int size() { 11 return list.size(); 12 } 13 } 14 15 import mylist.MyList; 16 17 public class ThreadA extends Thread { 18 19 private MyList list; 20 21 public ThreadA(MyList list) { 22 super(); 23 this.list = list; 24 } 25 26 @Override 27 public void run() { 28 try { 29 for (int i = 0; i < 10; i++) { 30 list.add(); 31 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素"); 32 Thread.sleep(1000); 33 } 34 } catch (InterruptedException e) { 35 e.printStackTrace(); 36 } 37 } 38 } 39 40 import mylist.MyList; 41 42 public class ThreadB extends Thread { 43 44 private MyList list; 45 46 public ThreadB(MyList list) { 47 super(); 48 this.list = list; 49 } 50 51 @Override 52 public void run() { 53 try { 54 while (true) { 55 if (list.size() == 5) { 56 System.out.println("==5, 執行緒b準備退出了"); 57 throw new InterruptedException(); 58 } 59 } 60 } catch (InterruptedException e) { 61 e.printStackTrace(); 62 } 63 } 64 } 65 66 import mylist.MyList; 67 import extthread.ThreadA; 68 import extthread.ThreadB; 69 70 public class Test { 71 72 public static void main(String[] args) { 73 MyList service = new MyList(); 74 75 ThreadA a = new ThreadA(service); 76 a.setName("A"); 77 a.start(); 78 79 ThreadB b = new ThreadB(service); 80 b.setName("B"); 81 b.start(); 82 } 83 }
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。關於執行緒的輪詢的影響，可參考：JAVA多執行緒之當一個執行緒在執行死迴圈時會影響另外一個執行緒嗎？
這種方式還存在另外一個問題：
輪詢的條件的可見性問題，關於記憶體可見性問題，可參考：JAVA多執行緒之volatile 與 synchronized 的比較中的第一點“一，volatile關鍵字的可見性”
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：
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private static List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 8 public static void add() { 9 list.add("anyString"); 10 } 11 12 public static int size() { 13 return list.size(); 14 } 15 } 16 17 18 public class ThreadA extends Thread { 19 20 private Object lock; 21 22 public ThreadA(Object lock) { 23 super(); 24 this.lock = lock; 25 } 26 27 @Override 28 public void run() { 29 try { 30 synchronized (lock) { 31 if (MyList.size() != 5) { 32 System.out.println("wait begin " 33 + System.currentTimeMillis()); 34 lock.wait(); 35 System.out.println("wait end " 36 + System.currentTimeMillis()); 37 } 38 } 39 } catch (InterruptedException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 } 42 } 43 } 44 45 46 public class ThreadB extends Thread { 47 private Object lock; 48 49 public ThreadB(Object lock) { 50 super(); 51 this.lock = lock; 52 } 53 54 @Override 55 public void run() { 56 try { 57 synchronized (lock) { 58 for (int i = 0; i < 10; i++) { 59 MyList.add(); 60 if (MyList.size() == 5) { 61 lock.notify(); 62 System.out.println("已經發出了通知"); 63 } 64 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個元素!"); 65 Thread.sleep(1000); 66 } 67 } 68 } catch (InterruptedException e) { 69 e.printStackTrace(); 70 } 71 } 72 } 73 74 public class Run { 75 76 public static void main(String[] args) { 77 78 try { 79 Object lock = new Object(); 80 81 ThreadA a = new ThreadA(lock); 82 a.start(); 83 84 Thread.sleep(50); 85 86 ThreadB b = new ThreadB(lock); 87 b.start(); 88 } catch (InterruptedException e) { 89 e.printStackTrace(); 90 } 91 } 92 }
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。