java多线程之间的通信

java多线程之间的通信

要实现多个线程之间的协同,如线程执行先后顺序、获取某个线程的执行结果等等。
涉及到线程之间的相互通信,分为下面四类:
1)文件共享
2)网络共享
3)变量共享
4)JDK提供的线程协调API
细分为:suspend/resume、wait/notify、park/unpark

1.文件共享

java多线程之间的通信_第1张图片

2.网络共享

尚在学习,之后的博客再作更新。

3.变量共享

java多线程之间的通信_第2张图片

4.JDK提供的线程协调API

JDK中对于需要多线程协作完成某一任务的场景,提供了对应的API支持。
多线程协作的典型场景是:生产者-消费者模型。(线程阻塞、线程唤醒)

示例:线程-1去买包子,没有包子,则不再执行。线程-2生产出包子,通知线程-1继续执行。

java多线程之间的通信_第3张图片

1)suspend/resume(被弃用)

调用suspend挂起目标线程,通过resume可以恢复线程执行。

	/** 正常的suspend/resume */
  public void suspendResumeTest() throws Exception {
  	// 启动线程
  	Thread consumerThread = new Thread(() -> {
  		if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
  			System.out.println("1、进入等待");
  			Thread.currentThread().suspend();
  		}
  		System.out.println("2、买到包子,回家");
  	});
  	consumerThread.start();
  	// 3秒之后,生产一个包子
  	Thread.sleep(3000L);
  	baozidian = new Object();
  	consumerThread.resume();
  	System.out.println("3、通知消费者");
  }

被弃用的主要原因,对使用要求非常严格,容易写出死锁的代码。

a.同步代码中使用

	/** 死锁的suspend/resume。 suspend并不会像wait一样释放锁,故此容易写出死锁代码 */
	public void suspendResumeDeadLockTest() throws Exception {
		// 启动线程
		Thread consumerThread = new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
				System.out.println("1、进入等待");
				// 当前线程拿到锁,然后挂起
				synchronized (this) {
					Thread.currentThread().suspend();
				}
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		});
		consumerThread.start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		// 争取到锁以后,再恢复consumerThread
		synchronized (this) {
			consumerThread.resume();
		}
		System.out.println("3、通知消费者");
	}

b.suspend比resume后执行

	/** 先执行resume,后执行suspend,导致程序永久挂起,出现死锁 */
	public void suspendResumeDeadLockTest2() throws Exception {
		// 启动线程
		Thread consumerThread = new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) {
				System.out.println("1、没包子,进入等待");
				try { // 为这个线程加上一点延时
					Thread.sleep(5000L);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				// 这里的挂起执行在resume后面
				Thread.currentThread().suspend();
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		});
		consumerThread.start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		consumerThread.resume();
		System.out.println("3、通知消费者");
		consumerThread.join();
	}

2)wait/notify

只能由同一对象锁的持有者线程调用,也就是写在同步代码块里面,否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。

wait方法使当前线程等待,加入该对象的等待集合中,并且放弃当前持有的对象锁。
notify/notifyAll方法唤醒一个或所有正在等待这个对象锁的线程。

注意:虽然会wait自动解锁,但是对顺序有要求,如果在notify被调用之后,才开始wait方法的调用,线程会永远处于WAITING状态。

a.正常输出

1.进入等待

3.通知消费者

2.买到包子,回家

	/** 正常的wait/notify */
	public void waitNotifyTest() throws Exception {
		// 启动线程
		new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
				synchronized (this) {
					try {
						System.out.println("1、进入等待");
						this.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		}).start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		synchronized (this) {
			this.notifyAll();
			System.out.println("3、通知消费者");
		}
	}

b.死锁输出

3.通知消费者

1.进入等待

…不动了

	public void waitNotifyDeadLockTest() throws Exception {
		// 启动线程
		new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
				try {
					Thread.sleep(5000L);
				} catch (InterruptedException e1) {
					e1.printStackTrace();
				}
				synchronized (this) {
					try {
						System.out.println("1、进入等待");
						this.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		}).start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		synchronized (this) {
			this.notifyAll();
			System.out.println("3、通知消费者");
		}
	}

3)park/unpark

线程调用park则等待“许可”,unpark方法未指定线程提供“许可(permit)”。

不要求park和unpark的调用顺序。

多次调用unpark之后,再调用park,线程会直接运行。
不会叠加,也就是说,连续多次调用unpark方法,再调用park方法,第一次会拿到“许可”直接运行,后续调用park会进入等待。

注意:park/unpark没有顺序要求,但是park并不会释放锁,所有在同步代码中使用要注意

a.正常情况

	/** 正常的park/unpark */
	public void parkUnparkTest() throws Exception {
		// 启动线程
		Thread consumerThread = new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
				System.out.println("1、进入等待");
				LockSupport.park();
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		});
		consumerThread.start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		LockSupport.unpark(consumerThread);
		System.out.println("3、通知消费者");
	}

b.死锁情况

	/** 死锁的park/unpark */
	public void parkUnparkDeadLockTest() throws Exception {
		// 启动线程
		Thread consumerThread = new Thread(() -> {
			if (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
				System.out.println("1、进入等待");
				// 当前线程拿到锁,然后挂起(锁已经随着线程挂起,获取不到了)
				synchronized (this) {
					LockSupport.park();
				}
			}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		});
		consumerThread.start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		// 争取到锁以后,再恢复consumerThread
		synchronized (this) {
			LockSupport.unpark(consumerThread);
		}
		System.out.println("3、通知消费者");
	}

小结

suspend/resume:容易死锁,也容易导致永久挂起。

wait/notify:要求在同步关键字里面使用,免去了死锁的困扰,但是一定要先调用wait,再调用notify,否则会永久等待。

park/unpark:没有顺序要求,但是park并不会释放锁,所有在同步代码中使用要注意。

伪唤醒

警告!之前代码中用if语句来判断,是否进入等待状态,是错误的!

官方建议应该在循环中检查等待条件,原因是处于等待状态的线程可能会收到错误警报和伪唤醒,如果不在循环中检查等待条件,程序就会在没有满足条件结束的情况下退出。

正确示例

	public void waitNotifyTest() throws Exception {
		// 启动线程
		new Thread(() -> {
				synchronized (this) {
					while (baozidian == null) { // 如果没包子,则进入等待
					try {
						System.out.println("1、进入等待");
						this.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			System.out.println("2、买到包子,回家");
		}).start();
		// 3秒之后,生产一个包子
		Thread.sleep(3000L);
		baozidian = new Object();
		synchronized (this) {
			this.notifyAll();
			System.out.println("3、通知消费者");
		}
	}

伪唤醒时至线程并非因为notify、notifyAll、unpark等API调用而唤醒,是更底层的原因导致的。

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