深入理解JAVA多線程之線程間的通訊方式

一，介紹

本總結我對於JAVA多線程中線程之間的通信方式的理解，主要以代碼結合文字的方式來討論線程間的通信，故摘抄了書中的一些示例代碼。

二，執行緒間的通訊方式

①同步

這裡講的同步是指多個執行緒透過synchronized關鍵字這種方式來實現執行緒間的通訊。

參考範例：

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();
  }
}

由於執行緒A和執行緒B持有同一個MyObject類別的物件object，儘管這兩個執行緒需要呼叫不同的方法，但是它們是同步執行的，例如：執行緒B需要等待執行緒A執行完了methodA()方法之後，它才能執行methodB()方法。這樣，線程A和線程B就實作了 通訊。

這種方式，本質上就是「共享記憶體」式的通訊。多個執行緒需要存取同一個共享變量，誰拿到了鎖（獲得了存取權限），誰就可以執行。

②while輪詢的方式

程式碼如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class MyList {
 
  private List<String> list = new ArrayList<String>();
  public void add() {
    list.add("elements");
  }
  public int size() {
    return list.size();
  }
}
 
import mylist.MyList;
 
public class ThreadA extends Thread {
 
  private MyList list;
 
  public ThreadA(MyList list) {
    super();
    this.list = list;
  }
 
  @Override
  public void run() {
    try {
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
        list.add();
        System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素");
        Thread.sleep(1000);
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
import mylist.MyList;
 
public class ThreadB extends Thread {
 
  private MyList list;
 
  public ThreadB(MyList list) {
    super();
    this.list = list;
  }
 
  @Override
  public void run() {
    try {
      while (true) {
        if (list.size() == 5) {
          System.out.println("==5, 线程b准备退出了");
          throw new InterruptedException();
        }
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
import mylist.MyList;
import extthread.ThreadA;
import extthread.ThreadB;
 
public class Test {
 
  public static void main(String[] args) {
    MyList service = new MyList();
 
    ThreadA a = new ThreadA(service);
    a.setName("A");
    a.start();
 
    ThreadB b = new ThreadB(service);
    b.setName("B");
    b.start();
  }
}

在這種方式下，線程A不斷地改變條件，線程ThreadB不停地透過while語句檢測這個條件(list.size()==5)是否成立，從而實現了線程間的通訊。但是這種方式會浪費CPU資源。之所以說它浪費資源，是因為JVM調度器將CPU交給執行緒B執行時，它沒做啥「有用」的工作，只是不斷地測試 某個條件是否成立。就類似於現實生活中，某個人一直看著手機螢幕是否有電話來了，而不是： 在幹別的事情，當有電話來時，響鈴通知TA電話來了。

③wait/notify機制

程式碼如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class MyList {
 
  private static List<String> list = new ArrayList<String>();
 
  public static void add() {
    list.add("anyString");
  }
 
  public static int size() {
    return list.size();
  }
}
 
 
public class ThreadA extends Thread {
 
  private Object lock;
 
  public ThreadA(Object lock) {
    super();
    this.lock = lock;
  }
 
  @Override
  public void run() {
    try {
      synchronized (lock) {
        if (MyList.size() != 5) {
          System.out.println("wait begin "
              + System.currentTimeMillis());
          lock.wait();
          System.out.println("wait end "
              + System.currentTimeMillis());
        }
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
 
public class ThreadB extends Thread {
  private Object lock;
 
  public ThreadB(Object lock) {
    super();
    this.lock = lock;
  }
 
  @Override
  public void run() {
    try {
      synchronized (lock) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          MyList.add();
          if (MyList.size() == 5) {
            lock.notify();
            System.out.println("已经发出了通知");
          }
          System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!");
          Thread.sleep(1000);
        }
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
public class Run {
 
  public static void main(String[] args) {
 
    try {
      Object lock = new Object();
 
      ThreadA a = new ThreadA(lock);
      a.start();
 
      Thread.sleep(50);
 
      ThreadB b = new ThreadB(lock);
      b.start();
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

執行緒A要等待某個條件滿足時(list.size()==5)，才執行操作。執行緒B則在list中加入元素，改變list 的size。

A,B之間如何溝通的呢？也就是說，線程A如何知道 list.size() 已經為5了呢？

這裡用到了Object類別的 wait() 和 notify() 方法。

當條件未滿足時(list.size() !=5)，線程A呼叫wait() 放棄CPU，並進入阻塞狀態。 ---不像②while輪詢那樣佔用CPU

當條件滿足時，執行緒B呼叫 notify()通知 執行緒A，所謂通知執行緒A，就是喚醒執行緒A，並讓它進入可運作狀態。

這種方式的一個好處就是CPU的使用率提高了。

但是也有一些缺點：比如，線程B先執行，一下子添加了5個元素並調用了notify()發送了通知，而此時線程A還執行；當線程A執行並調用wait()時，那它永遠就不可能被喚醒了。因為，線程B已經發了通知了，以後不再發通知了。這說明：通知過早，會打亂程式的執行邏輯。

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