多线程之间的通信

一，介绍

本总结我对于JAVA多线程中线程之间的通信方式的理解，主要以代码结合文字的方式来讨论线程间的通信，故摘抄了书中的一些示例代码。

 

二，线程间的通信方式

①同步

这里讲的同步是指多个线程通过synchronized关键字这种方式来实现线程间的通信。

参考示例：

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;//省略构造方法    @Override    public void run() {        super.run();        object.methodA();    }}public class ThreadB extends Thread {    private MyObject object;//省略构造方法    @Override    public void run() {        super.run();        object.methodB();    }}public class Run {    public static void main(String[] args) {        MyObject object = new MyObject();        //线程A与线程B 持有的是同一个对象:object        ThreadA a = new ThreadA(object);        ThreadB b = new ThreadB(object);        a.start();        b.start();    }}

由于线程A和线程B持有同一个MyObject类的对象object，尽管这两个线程需要调用不同的方法，但是它们是同步执行的，比如：线程B需要等待线程A执行完了methodA()方法之后，它才能执行methodB()方法。这样，线程A和线程B就实现了 通信。

这种方式，本质上就是“共享内存”式的通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行。

 

②while轮询的方式

代码如下：

 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     @Override27     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) + "个元素");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     @Override52     public void run() {53         try {54             while (true) {55                 if (list.size() == 5) {56                     System.out.println("==5, 线程b准备退出了");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 }

在这种方式下，线程A不断地改变条件，线程ThreadB不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立 ，从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费CPU资源。之所以说它浪费资源，是因为JVM调度器将CPU交给线程B执行时，它没做啥“有用”的工作，只是在不断地测试 某个条件是否成立。就类似于现实生活中，某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了，而不是： 在干别的事情，当有电话来时，响铃通知TA电话来了。关于线程的轮询的影响，可参考：JAVA多线程之当一个线程在执行死循环时会影响另外一个线程吗？

这种方式还存在另外一个问题：

轮询的条件的可见性问题，关于内存可见性问题，可参考：JAVA多线程之volatile 与 synchronized 的比较中的第一点“一，volatile关键字的可见性”

线程都是先把变量读取到本地线程栈空间，然后再去再去修改的本地变量。因此，如果线程B每次都在取本地的 条件变量，那么尽管另外一个线程已经改变了轮询的条件，它也察觉不到，这样也会造成死循环。

 

③wait/notify机制

代码如下：

 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     @Override28     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     @Override55     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("已经发出了通知");63                     }64                     System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!");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 }

线程A要等待某个条件满足时(list.size()==5)，才执行操作。线程B则向list中添加元素，改变list 的size。

A,B之间如何通信的呢？也就是说，线程A如何知道 list.size() 已经为5了呢？

这里用到了Object类的 wait() 和 notify() 方法。

当条件未满足时(list.size() !=5)，线程A调用wait() 放弃CPU，并进入阻塞状态。---不像②while轮询那样占用CPU

当条件满足时，线程B调用 notify()通知 线程A，所谓通知线程A，就是唤醒线程A，并让它进入可运行状态。

这种方式的一个好处就是CPU的利用率提高了。

但是也有一些缺点：比如，线程B先执行，一下子添加了5个元素并调用了notify()发送了通知，而此时线程A还执行；当线程A执行并调用wait()时，那它永远就不可能被唤醒了。因为，线程B已经发了通知了，以后不再发通知了。这说明：通知过早，会打乱程序的执行逻辑。

 

④管道通信就是使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信

具体就不介绍了。分布式系统中说的两种通信机制：共享内存机制和消息通信机制。感觉前面的①中的synchronized关键字和②中的while轮询 “属于” 共享内存机制，由于是轮询的条件使用了volatile关键字修饰时，这就表示它们通过判断这个“共享的条件变量“是否改变了，来实现进程间的交流。

而管道通信，更像消息传递机制，也就是说：通过管道，将一个线程中的消息发送给另一个。