Java并发编程-4.多线程之间通讯

最新推荐文章于 2025-04-12 15:50:44 发布

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分类专栏： Java基础知识

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什么是多线程之间通讯

多线程之间通讯是指多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。

代码基本实现

共享资源实体对象

class Res9 {
    public String name;
    public String sex;
}

生产者-写入数据

class ProduceThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ProduceThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            if (count == 0) {
                res9.name = "小红";
                res9.sex = "女";
            } else {
                res9.name = "小明";
                res9.sex = "男";
            }
            count = (count + 1) % 2;
        }
    }
}

消费者-消费数据

class ConsumeThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ConsumeThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println(res9.name + "----" + res9.sex);
        }
    }
}

运行代码

public class DemoThread9 {

    public static void main(String[] args) {
        Res9 res9 = new Res9();
        new ProduceThread(res9).start();
        new ConsumeThread(res9).start();
    }
}

结果样例

小红----男
小红----男
小红----男
小明----男
小红----女
小明----女
小红----男
小红----男

由上面的运行结果，可以看出输出结果的数据发生错误，造成了线程安全问题。

解决线程安全问题

synchronized

生产者-写入数据

class ProduceThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ProduceThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            if (count == 0) {
                res9.name = "小红";
                res9.sex = "女";
            } else {
                res9.name = "小明";
                res9.sex = "男";
            }
            count = (count + 1) % 2;
        }
    }
}

消费者-消费数据

class ConsumeThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ConsumeThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (res9){
                System.out.println(res9.name + "----" + res9.sex);
            }
        }
    }
}

运行代码

public class DemoThread9 {

    public static void main(String[] args) {
        Res9 res9 = new Res9();
        new ProduceThread(res9).start();
        new ConsumeThread(res9).start();
    }
}

结果样例

小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小明----男

由上面的结果可以看出，数据输出正常，解决了线程安全问题，但是并不是生产者写入一个数据后，消费者消费一个数据，而是消费者和生产者共同抢夺锁资源，谁抢到谁执行
保证生产者执行完成后，消费者在执行，然后生产者执行，这就是线程之间的通讯

wait、notify方法

因为涉及到对象锁，wait、notify一定要放在synchronized中来使用,并且要持有同一把锁
wait必须暂停当前正在执行的线程,并释放资源锁,让其他线程可以有机会运行
notify/notifyall: 唤醒当前对象锁池中的线程,使之运行

共享资源实体对象

class Res9 {
    public String name;
    public String sex;
    //false:表示允许写，不能读
    //true：表示允许读，不能写
    public boolean flag = false;
}

生产者-写入数据

class ProduceThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ProduceThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            synchronized (res9) {
                if (res9.flag) {
                    try {
                        //释放当前锁对象，等待被唤醒
                        res9.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }
                }
                if (count == 0) {
                    res9.name = "小红";
                    res9.sex = "女";
                } else {
                    res9.name = "小明";
                    res9.sex = "男";
                }
                res9.flag = true;
                count = (count + 1) % 2;
                //唤醒其他线程
                res9.notify();
            }
        }
    }
}

消费者-消费数据

class ConsumeThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ConsumeThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (res9) {
                if (res9.flag){
                    System.out.println(res9.name + "----" + res9.sex);
                    res9.flag =false;
                    res9.notify();
                }else {
                    try {
                        res9.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }
                }
            }
        }
    }
}

运行代码

public class DemoThread9 {

    public static void main(String[] args) {
        Res9 res9 = new Res9();
        new ProduceThread(res9).start();
        new ConsumeThread(res9).start();
    }
}

结果样例

小明----男
小红----女
小明----男
小红----女
小明----男
小红----女
小明----男
小红----女
小明----男
小红----女

由执行结果可以看出，生产一个数据则读取一个数据，并且线程数据也是安全

wait与sleep区别

对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的
sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态
在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁
而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备，获取对象锁进入运行状态。

Lock锁

在 jdk1.5 之后，并发包中新增了 Lock 接口(以及相关实现类)用来实现锁功能，Lock 接口提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，但需要在使用时手动获取锁和释放锁。

Lock写法

Lock lock  = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
//可能会出现线程安全的操作
}finally{
//一定在finally中释放锁
//也不能把获取锁在try中进行，因为有可能在获取锁的时候抛出异常
  lock.unlock();
}

Lock 接口与 synchronized 关键字的区别

Lock 接口可以尝试非阻塞地获取锁当前线程尝试获取锁。如果这一时刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁。
Lock 接口能被中断地获取锁与 synchronized 不同，获取到锁的线程能够响应中断，当获取到的锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放。
Lock 接口在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了依旧无法获取锁，则返回

Condition用法

Condition的功能类似于在传统的线程技术中的,Object.wait()和Object.notify()的功能

Condition condition = lock.newCondition();
res. condition.await();   //类似wait
res. Condition.signal()  //类似notify

lock实现上面的案例

生产者-写入数据

class ProduceThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ProduceThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            if (count == 0) {
                res9.name = "小红";
                res9.sex = "女";
            } else {
                res9.name = "小明";
                res9.sex = "男";
            }
            count = (count + 1) % 2;
        }
    }
}

消费者-消费数据

class ConsumeThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ConsumeThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (res9){
                System.out.println(res9.name + "----" + res9.sex);
            }
        }
    }
}

运行代码

public class DemoThread9 {

    public static void main(String[] args) {
        Res9 res9 = new Res9();
        new ProduceThread(res9).start();
        new ConsumeThread(res9).start();
    }
}

结果样例

小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小红----女
小明----男

wait、notify方法

因为涉及到对象锁，wait、notify一定要放在synchronized中来使用,并且要持有同一把锁
wait必须暂停当前正在执行的线程,并释放资源锁,让其他线程可以有机会运行
notify/notifyall: 唤醒当前对象锁池中的线程,使之运行

共享资源实体对象

class Res9 {
    public String name;
    public String sex;
    //false:表示允许写，不能读
    //true：表示允许读，不能写
    public boolean flag = false;
    //定义lock锁
    public Lock lock = new ReentrantLock();
    public Condition condition = lock.newCondition();
}

生产者-写入数据

class ProduceThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ProduceThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            try {
                //获取锁的资源
                res9.lock.lock();
                if (res9.flag) {
                    try {
                        res9.condition.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }
                }
                if (count == 0) {
                    res9.name = "小红";
                    res9.sex = "女";
                } else {
                    res9.name = "小明";
                    res9.sex = "男";
                }
                res9.flag = true;
                count = (count + 1) % 2;
                res9.condition.signal();
            } catch (Exception ex) {

            } finally {
                //释放锁资源
                res9.lock.unlock();
            }

        }
    }
}

消费者-消费数据

class ConsumeThread extends Thread {
    private Res9 res9;

    public ConsumeThread(Res9 res9) {
        this.res9 = res9;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                res9.lock.lock();
                if (!res9.flag) {
                    try {
                        res9.condition.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }
                }
                System.out.println(res9.name + "----" + res9.sex);
                res9.flag = false;
                res9.condition.signal();
            } catch (Exception ex) {

            } finally {
                res9.lock.unlock();
            }

        }
    }
}

运行代码

public class DemoThread9 {
    public static void main(String[] args) {
        Res9 res9 = new Res9();
        new ProduceThread(res9).start();
        new ConsumeThread(res9).start();
    }
}

结果样例

小明----男
小红----女
小明----男
小红----女
小明----男
小红----女