JMM——线程间通信

在并发编程中，我们需要处理两个关键问题：

1. 线程之间如何通信

  通信是指线程之间以何种机制来交换信息，在命令式编程（c语言）中，线程之间的通信机制有两种：

  1.1 共享内存

  在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。

 JAVA并发采用的是共享内存模型，java线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对程序员完全透明。

  1.2 消息传递

  在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来进行通信 

2. 线程之间如何同步

  同步是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。

  2.1 在共享内存并发模型里，同步是显示进行的

  2.2 在消息传递的并发模型里，由于消息的发送必须在消息的接收之前，因此同步是隐式的

 

共享变量 = 实例域（对象）、静态域和数组元素

共享变量存储在堆内存中，而堆内存在线程之间共享

局部变量，方法定义参数，异常处理参数不会在线程之间共享

它们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响

JMM(JAVA MEMORY MODEL)

java线程之间的通信由JMM控制

 

JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见

MM定义了线程和主内存之间的抽象关系：

线程之间的共享变量存储在主内存中

每个线程都有一个私有的本地内存，本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本，本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。

它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

JMM的抽象示意图：

从上图来看，线程A和线程B之间要通信的话，需要经历下面2个步骤：

1. 线程A把本地内存中更新过的共享变量刷新到主内存中去

2. 线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量

JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互来为java程序员提供内存可见性保证

JAVA还有种方式可以用于线程间通信——管道流

操作和普通IO并无二致，只是需要把管道连接起来

PipedOutputStream内部使用PipedInputStream接收需要输出的字节

用管道流实现生产者和消费者模式：

生产者：

public class Producer implements Runnable {    private PipedOutputStream pos;    public Producer(PipedOutputStream pos) {        this.pos = pos;    }    @Override    public void run() {        try {            pos.write("Hello World".getBytes());        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            try {                pos.close();            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}

消费者：

public class Consumer implements Runnable {    private PipedInputStream pis;    public Consumer(PipedInputStream pis) {        this.pis = pis;    }    @Override    public void run() {        // 将数据保存在byte数组中        byte[] bytes = new byte[100];        try {            // 从数组中得到实际大小。            int length = pis.read(bytes);            System.out.println(new String(bytes, 0, length));        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            try {                pis.close();            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}

测试类：

public class TestPipedStream {    public static void main(String[] args) {        PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();        PipedInputStream pis = new PipedInputStream();        try {            // 连接管道            pos.connect(pis);            new Thread(new Producer(pos)).start();            new Thread(new Consumer(pis)).start();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

运行可以看到Hello World