Java并发之线程间的同步协作与通信协作
1,Monitor监视器与syncrhoized实现原理
1.1:Monitor
Monitor是一个同步工具,相当于操作系统中的互斥量(mutex),即值为1的信号量。
它内置与每一个Object对象中,相当于一个许可证。拿到许可证即可以进行操作,没有拿到则需要阻塞等待。
1.2:syncrhoized实现原理
syncrhoized又叫做内置锁,为什么呢?因为使用syncrhoized加锁的同步代码块在字节码引擎中执行时,其实是通过锁对象的monitor的取用与释放来实现的。由上面我们直到Monitor是内置于任何一个对象中的,syncrhoized利用monitor来实现加锁解锁,故syncrhoized又叫做内置锁。
现在我们知道为什么用syncrhoized(lock)来加锁时,锁对象可以是任意对象了:
1:syncrhoized(lock)加锁时,用到的其实只是lock对象内置的monitor而已;
2:一个对象的monitor是唯一的,相当于一个唯一的许可证。拿到许可证的线程才可以执行,执行完后释放对象的monitor才可以被其他线程获取。
我们来讲解一下syncrhoized加锁的同步块的执行过程:
现在假设有代码块:
syncrhoized(Object lock){
同步代码...;
}
它在字节码文件中被编译为:
monitorenter;//获取monitor许可证,进入同步块
同步代码...
monitorexit;//离开同步块后,释放monitor许可证
2,线程间的同步协作与通信协作
2.1:线程的状态以及变化图
Java中线程中状态可分为五种:New(新建状态),Runnable(就绪状态),Running(运行状态),Blocked(阻塞状态),Dead(死亡状态)。
New:新建状态,当线程创建完成时为新建状态,即new Thread(...),还没有调用start方法时,线程处于新建状态。
Runnable:就绪状态,当调用线程的的start方法后,线程进入就绪状态,等待CPU资源。处于就绪状态的线程由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度。
Running:运行状态,就绪状态的线程获取到CPU执行权以后进入运行状态,开始执行run方法。
Blocked:阻塞状态,线程没有执行完,由于某种原因(如,I/O操作等)让出CPU执行权,自身进入阻塞状态。
Dead:死亡状态,线程执行完成或者执行过程中出现异常,线程就会进入死亡状态。

2.2 线程间的同步协作
由syncrhoized同步锁、ReentrantLock(可重入锁)、ReadWriteLock(读写锁)等待同步机制,实现线程之间的同步。
说明:
1)syncrhoized也是可重入锁,基本用法
syncrhoized(Object lock){
需要同步的代码...;
}
2)ReentrantLock类(不是关键字)可以实现syncrhoized同样的效果并且有扩展功能
Lock lock = new ReentranLock();
lock.lock();
需要同步的代码;
lock.unlock();
3)ReentrantReadWriteLock类有两个锁,读相关的锁(也叫共享锁),写相关的锁(也叫排他锁)。
ReentranReadWriteLock lock = new ReentranReadWriteLock(); lock.readLock().lock();
需要读锁同步的代码;
lock.readLock().unlock(); lock.writeLock().lock();
需要写锁同步的代码;
lock.writeLock().unlock();
线程获得锁则进入就绪态,等待CPU调度进入运行态;
线程申请被占用的锁,则进入阻塞态,让出CPU使用权。直到获得该锁后,重新进入就绪态,等待CPU调度进入运行态。
2.3 线程间的通信协作
在获得锁而执行的线程执行时,执行到某处时需要申请同一把锁的其他线程先执行,此时就需要让出同步锁以及CPU(进入阻塞态),让其他线程先获取同步锁以及CPU而执行。直到其他线程执行完并释放同步锁后通知它唤醒(就绪态),才接着申请同步锁以及CPU而继续执行下去(运行态)。
这个线程之间 让出资源、挂起、唤醒 就是通过线程的通信来实现的。
两种方式:
1)syncrhoized加锁的线程的wait()/notify()/notifyAll()
2)ReentrantLock类加锁的线程的Condition类调用await()/signal()/signalAll()
Object类中的wait()/notify()/notifyAll()方法依次与Condition类中的await()/signal()/signalAll()一一对应
2.4 线程自身的动作
1) 线程自身可以通过调用 sleep() 方法进入阻塞态,暂时让出CPU资源(但是不释放锁),休眠时间过后自动恢复就绪态等待CPU调度执行;
2)线程自身可以通过调用 yield() 方法由运行态变为就绪态;这个过程称为“让步”,即正在运行的线程让出CPU给就绪态中的线程先执行一下,自己则回到就绪态中等待CPU再次调度自己执行;
3)线程可以在自身执行过程中,通过其他线程对象.join() 方法把已经启动的其他线程先执行完 ,再继续执行自身的余下操作。可以通过这个方法来实现线程之间顺序执行。
join()方法解释:
为什么要使用join:
package joinTest1;
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
int secondValue = (int) (Math.random() * 10000);
System.out.println(secondValue);
Thread.sleep(secondValue);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
package joinTest1;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyThread threadTest = new MyThread();
threadTest.start();
// Thread.sleep(?)
System.out.println("我想当threadTest对象执行完毕后我再执行");
System.out.println("但上面代码中的sleep()中的值应该写多少呢?");
System.out.println("答案是:根据不能确定:)");
}
}
运行结果:

问题就是,我们当前线程想在某个线程(其实就是当前线程的子线程)执行完成后执行,要等多长时间,其实还有一个问题是,join内部是wait实现的会释放锁,而sleep不会释放锁。
package joinTest2;
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
int secondValue = (int) (Math.random() * 10000);
System.out.println(secondValue);
Thread.sleep(secondValue);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
package joinTest2;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
MyThread threadTest = new MyThread();
threadTest.start(); //启动子线程
threadTest.join(); //当时间片又来到当前线程(父线程)时,运行了子线程类的join方法,把当前线程(父线程)无限期阻塞,直到子线程销毁再执行父线程余下的代码。
System.out.println("我想当threadTest对象执行完毕后我再执行,我做到了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果

方法join具有使线程排队运行的作用。
《Java多线程编程核心技术》
http://www.cnblogs.com/ygj0930/p/6561589.html
https://www.cnblogs.com/ygj0930/p/6561667.html
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