Java에서 스레드 간 통신을 구현하기 위해 대기 및 알림을 사용하는 방법

1. 스레드 통신이 필요한 이유

스레드는 동시에 실행되며 이는 스레드의 무작위 실행으로 보이지만 실제 응용 프로그램에서는 스레드의 사용이 필요한 스레드 실행 순서에 대한 요구 사항이 있습니다.

스레드 실행 순서를 해결하기 위해 스레드 통신이 우선순위를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?

전체 우선순위는 스레드 PCB의 우선순위 정보와 스레드 대기 시간에 의해 결정되므로 일반적인 개발에서는 우선순위에 의존하여 스레드의 실행 순서를 나타내지 않습니다.

다음 장면을 보세요: 베이커리 설명하는 예 생산자-소비자 모델

우리 생산자와 소비자에 해당하는 빵집과 고객이 있는 빵집이 있고, 빵집에는 빵을 보관할 재고가 있으며, 빵이 가득 차면 더 이상 생산하지 않습니다. 빵 재고가 매진되면 소비자는 계속 구매하기 전에 새로운 빵이 생산될 때까지 기다려야 합니다. 분석: 생산을 중단할 시점과 소비를 중단할 시점에 스레드 커뮤니케이션을 정확하게 적용해야 합니다. 결정 생산 및 소비 정보 전달

2. 대기 및 알림 방법

wait(): 현재 스레드가 보유한 객체 잠금을 해제하고 대기

wait(long timeout): 해당 매개 변수는 스레드가 기다리는 시간입니다

notify( ): 동일한 개체를 사용하여 wait를 호출하는 스레드를 깨워 대기 중인 스레드에 진입하고 다시 개체 잠금을 위해 경쟁합니다.

notifyAll(): 대기 중인 스레드가 여러 개인 경우 informAll이 모두 깨어나고, 통지가 깨어납니다. 무작위로 하나씩

참고:

이 여러 메서드는 모두 개체 클래스의 메서드입니다

동기화 동기화 코드 블록/동기화 메서드에서 사용해야 합니다

잠긴 개체는 대기 및 알림 개체입니다

호출한 후 통지, 즉시 깨어나지 않고 동기화를 기다립니다. 종료 후 깨어납니다.

1.wait() 메소드

wait 메소드 호출 후:

현재 코드를 실행하는 스레드를 대기시킵니다(스레드 대기 대기열에 배치됨)

현재 잠금 해제

특정 조건 충족 깨어나면 잠금을 다시 획득하려고 시도

대기 종료 조건:

다른 스레드는 개체의 알림 메서드를 호출합니다

wait 대기 시간이 초과됨(대기 시간을 지정하는 timeout 매개변수)

다른 스레드가 중단된 메소드를 호출하면 대기가 InterruptedException을 발생시키게 됩니다.

2.notify() 메소드

매개변수 없이 wait 메소드를 사용할 때는 다음을 사용해야 합니다.

이 방법은 개체의 개체 잠금을 기다리고 있는 스레드를 깨우는 것입니다.

대기 중인 스레드가 여러 개 있는 경우 스케줄러는 대기 상태에서 스레드를 무작위로 선택합니다(선착순 없음).

notify() 메서드 이후에는 현재 스레드가 객체 잠금을 즉시 해제하지 않습니다. inform() 메서드를 실행하는 스레드가 프로그램 실행을 완료할 때까지, 즉 동기화된 코드 블록을 종료할 때까지 해제됩니다

3.notifyAll() 메서드

이 메서드와 inform() 메서드는 다음과 같은 경우를 제외하고는 기능이 동일합니다. 깨어나면 대기 중인 모든 스레드가 깨어납니다.

notify() 메서드는 스레드를 무작위로 깨웁니다.

3. 베이커리 비즈니스를 구현하려면 대기 및 알림을 사용하세요.

전제 지침:

제빵사가 만들 수 있는 베이커는 2개입니다. 빵 두 개를 한 번에

창고에 빵 100개를 보관할 수 있습니다

소비자는 10명이고, 각 소비자는 한 번에 한 덩어리씩 구매합니다

참고:

소비와 생산이 동시에 이루어집니다. 병렬, 하나의 생산과 하나의 소비가 아닌

구현 코드:

public class Bakery {
    private static int total;//库存
 
    public static void main(String[] args) {
        Producer producer = new Producer();
        for(int i = 0;i < 2;i++){
            new Thread(producer,"面包师傅-"+(i-1)).start();
        }
        Consumer consumer = new Consumer();
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            new Thread(consumer,"消费者-"+(i-1)).start();
        }
    }
    private static class Producer implements Runnable{
        private int num = 3; //生产者每次生产三个面包
        @Override
        public void run() {
            try {
                while(true){ //一直生产
                    synchronized (Bakery.class){
                        while((total+num)>100){ //仓库满了，生产者等待
                            Bakery.class.wait();
                        }
                        //等待解除
                        total += num;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产面包，库存："+total);
                        Thread.sleep(500);
                        Bakery.class.notifyAll(); //唤醒生产
                    }
                    Thread.sleep(500);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    private static class Consumer implements Runnable{
        private int num = 1; //消费者每次消费1个面包
        @Override
        public void run() {
            try {
                while(true){ //一直消费
                    synchronized (Bakery.class){
                        while((total-num)<0){ //仓库空了，消费者等待
                            Bakery.class.wait();
                        }
                        //解除消费者等待
                        total -= num;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费面包，库存："+total);
                        Thread.sleep(500);
                        Bakery.class.notifyAll(); //唤醒消费
                    }
                    Thread.sleep(500);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

부분 인쇄 결과:

4. 차단 대기열

차단 대기열은 "선입 선출"을 따르는 특수 대기열이기도 합니다. " 원칙 원칙적으로 이는 스레드로부터 안전한 큐 구조입니다.

특징: 일반적인 생산자-소비자 모델, 일반적으로 작업 분리 및 피크 제거에 사용됩니다.

큐가 가득 차면 큐는 차단되고 대기(생산)됩니다. 다른 스레드가 대기열에서 요소를 가져옵니다

대기열이 비어 있으면 다른 스레드가 대기열에 요소를 삽입할 때까지 대기열 제거가 차단되고 대기(사용)됩니다

1 생산자-소비자 모델

생산자-소비자 모델이 전달됩니다. 생산자와 소비자 사이의 강한 결합 문제를 해결하기 위한 컨테이너

생산자와 소비자가 직접 통신하지 않고 블로킹 큐를 통해 통신하므로 생산자가 데이터를 생산한 후에는 소비자가 이를 처리하기를 기다렸다가 버립니다. 차단 대기열에서는 소비자가 생산자에게 데이터를 요청하지 않고 차단 대기열에서 직접 가져옵니다. 차단 대기열은 생산자와 소비자의 처리 기능의 균형을 맞추는 버퍼와 동일합니다. 생산자와 소비자 간 디커플링도 가능합니다

위에서 언급한 베이커리 비즈니스의 구현은 생산자-소비자 모델의 예입니다

2. 표준 라이브러리의 차단 대기열

차단 대기열은 Java에 내장되어 있습니다. 표준 라이브러리. 프로그램에서 차단 대기열을 사용하려면 표준 라이브러리에 있는 대기열을 사용하세요

BlockingQueue 是一个接口. 真正实现的类是 LinkedBlockingQueue

put 方法用于阻塞式的入队列, take 用于阻塞式的出队列

BlockingQueue 也有 offer, poll, peek 等方法, 但是这些方法不带有阻塞特性

        BlockingDeque<String> queue = new LinkedBlockingDeque<>();
        queue.put("hello");
        //如果队列为空，直接出出队列就会阻塞
        String ret = queue.take();
        System.out.println(ret);

3. 阻塞队列的模拟实现

这里使用数组实现一个循环队列来模拟阻塞队列

当队列为空的时候，就不能取元素了，就进入wait等待，当有元素存放时，唤醒

当队列为满的时候，就不能存元素了，就进入wait等待，当铀元素取出时，唤醒

实现代码：

public class MyBlockingQueue {
    //使用数组实现一个循环队列，队列里面存放的是线程要执行的任务
    private Runnable[] tasks;
    //队列中任务的数量，根据数量来判断是否可以存取
    private int count;
    private int putIndex; //存放任务位置
    private int takeIndex; //取出任务位置
 
    //有参的构造方法，表示队列容量
    public MyBlockingQueue(int size){
        tasks = new Runnable[size];
    }
 
    //存任务
    public void put(Runnable task){
        try {
            synchronized (MyBlockingQueue.class){
                //如果队列容量满了，则存任务等待
                while(count == tasks.length){
                    MyBlockingQueue.class.wait();
                }
                tasks[putIndex] = task; //将任务放入数组
                putIndex = (putIndex+1) % tasks.length; //更新存任务位置
                count++; //更新存放数量
                MyBlockingQueue.class.notifyAll(); //唤醒存任务
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    //取任务
    public Runnable take(){
        try {
            synchronized (MyBlockingQueue.class){
                //如果队列任务为空，则取任务等待
                while(count==0){
                    MyBlockingQueue.class.wait();
                }
                //取任务
                Runnable task = tasks[takeIndex];
                takeIndex = (takeIndex+1) % tasks.length; //更新取任务位置
                count--; //更新存放数量
                MyBlockingQueue.class.notifyAll(); //唤醒取任务
                return task;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
           throw new RuntimeException("存放任务出错",e);
        }
    }
}

五. wait和sleep的区别（面试题）

相同点：

都可以让线程放弃执行一段时间 

不同点：

☘️wait用于线程通信，让线程在等待队列中等待

☘️sleep让线程阻塞一段时间，阻塞在阻塞队列中

☘️wait需要搭配synchronized使用，sleep不用搭配

☘️wait是Object类的方法，sleep是Thread的静态方法

위 내용은 Java에서 스레드 간 통신을 구현하기 위해 대기 및 알림을 사용하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!