java多线程回顾4：线程通信

1、线程的协调运行

线程的协调运行有一个经典案例，即生产者和消费者问题。

假设有一个货架，生产者往货架上放货物，消费者从货架上取货物。

为了方便讲解，制定一个规则，生产者每放上一个货物，消费者就得取走一个货物。不允许连续放两次，也不允许连续取两次。

为了实现这个功能，可以使用wait()、notify()和notifyAll()三个方法。注意，这三个方法不属于Thread类，而是属于Object类，且必须由同步监视器对象调用。详细用法如下：

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>对于使用synchronized修饰的同步方法，因为默认实例(this)就是同步监视器对象，所以可以在同步方法中直接调用这三个方法。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>对于使用synchronized修饰的同步代码块，同步监视器对象是synchronized后括号里的对象，必须使用该对象调用这三个方法

这三个方法的作用如下：

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>wait()：使当前线程等待，直到其他线程调用该同步监视器的notify()或notifyAll()来唤醒该线程。调用wait()的当前线程会释放对该同步监视器的锁定。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>notify()：唤醒在此同步监视器上的单个线程，如果有多个线程在等待，则随机唤醒一个。被唤醒的线程会在当前线程释放对同步监视器的锁定后开始运行。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>notifyAll()：唤醒在此同步监视器上的所有线程，其余和notify()相同。

货架代码如下：

publicclass Shelf {

//是否有货物的标志，true：有；false：没有

privatebooleanflag;

//放入货物的方法

publicsynchronizedvoid product(){

//flag为假时表示没有货物，此时可放入货物

if(!flag){

flag = true;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"放入了货物。");

notifyAll();

}else{

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

//取走货物的方法

publicsynchronizedvoid custom(){

//flag为真时表示有货物，此时可取走货物

if (flag) {

flag = false;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取走了货物。");

notifyAll();

}else{

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

生产者线程代码如下：

publicclass ProducerThread implements Runnable{

private Shelf shelf;

public ProducerThread(Shelf shelf){

this.shelf = shelf;

}

@Override

publicvoid run() {

//放十次货物

for (int i = 0; i < 10; i++) {

shelf.product();

}

}

}

消费者线程代码如下：

publicclass CustomerThread implements Runnable{

private Shelf shelf;

public CustomerThread(Shelf shelf){

this.shelf = shelf;

}

@Override

publicvoid run() {

//取十次货物

for (int i = 0; i < 10; i++) {

shelf.custom();

}

}

}

测试代码如下：

publicclass TestShelf {

publicstaticvoid main(String[] args) {

Shelf shelf = new Shelf();

ProducerThread producerThread = new ProducerThread(shelf);

CustomerThread customerThread = new CustomerThread(shelf);

new Thread(producerThread,"生产者1").start();

new Thread(producerThread,"生产者2").start();

new Thread(customerThread,"消费者").start();

}

}

运行结果如下：

生产者1放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者1放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者2放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者1放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者1放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者2放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者2放入了货物。

消费者取走了货物。

生产者2放入了货物。

上例中启动了两个生产者一个消费者，可见生产和消费是交替进行的，满足生产者每放上一个货物，消费者就得取走一个货物的规则。

最后程序将阻塞，因为消费者比较少，生产者最后只能一直等消费者来取走货物。同时消费者取货物的次数也小于10次，因为有时取货时没货了。

2、使用条件变量协调运行

如果不使用synchronized，而是使用Lock对象来保证同步，则不能使用wait()、notify()和notifyAll()这三个方法。此时可使用Condition类来实现协作。

Condition实例必须从Lock实例中获得，也有三个方法，如下：

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>await()：和wait()类似，使当前线程等待，直到被唤醒。相比wait()，await()有更多的变体，这个以后再说。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>signal()：和notify()类似，唤醒当前Lock对象上的单条线程。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>signalAll()和notifyAll()类似，唤醒当前Lock对象上的所有线程。

生产者线程、消费者线程、测试代码和测试结果的代码跟上一节完全一样，这里只放出货架的代码。

货架的代码：

publicclass Shelf {

//是否有货物的标志，true：有；false：没有

privatebooleanflag;

//定义Lock对象

privatefinal Lock lock = new ReentrantLock();

//获取Lock对象对应的Condition对象

privatefinal Condition condition= lock.newCondition();

//放入货物的方法

publicvoid product(){

lock.lock();

try {

//flag为假时表示没有货物，此时可放入货物

if(!flag){

flag = true;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"放入了货物。");

condition.signalAll();

}else{

condition.await();

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}finally{

lock.unlock();

}

}

//取走货物的方法

publicsynchronizedvoid custom(){

lock.lock();

try {

//flag为真时表示有货物，此时可取走货物

if (flag) {

flag = false;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取走了货物。");

condition.signalAll();

}else{

condition.await();

}

} catch (Exception e) {

// TODO: handle exception

e.printStackTrace();

}finally{

lock.unlock();

}

}

}

3、使用管道流通信

线程之间使用管道流通信并不是最好的方式，通常推荐使用共享资源的方式交换信息。所以本节内容了解一下就好。

管道流有三种形式，分别是管道字节流（PipedInputStream、PipedOutputStream）、管道字符流（PipedReader、PipedWriter）和新IO的管道Channel（Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel）。

使用步骤如下：

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>创建输入管道输入流和管道输出流对象。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>使用管道输入流或管道输出流的connect方法把输入流和输出流连接起来。

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>将管道输入流、管道输出流分别传入两个线程

<![if !supportLists]>Ø  <![endif]>线程使用各自的管道流通信

代码就不贴了

来自为知笔记(Wiz)