1、线程的协调运行
线程的协调运行有一个经典案例,即生产者和消费者问题。
假设有一个货架,生产者往货架上放货物,消费者从货架上取货物。
为了方便讲解,制定一个规则,生产者每放上一个货物,消费者就得取走一个货物。不允许连续放两次,也不允许连续取两次。
为了实现这个功能,可以使用wait()、notify()和notifyAll()三个方法。注意,这三个方法不属于Thread类,而是属于Object类,且必须由同步监视器对象调用。详细用法如下:
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>对于使用synchronized修饰的同步方法,因为默认实例(this)就是同步监视器对象,所以可以在同步方法中直接调用这三个方法。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>对于使用synchronized修饰的同步代码块,同步监视器对象是synchronized后括号里的对象,必须使用该对象调用这三个方法
这三个方法的作用如下:
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>wait():使当前线程等待,直到其他线程调用该同步监视器的notify()或notifyAll()来唤醒该线程。调用wait()的当前线程会释放对该同步监视器的锁定。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>notify():唤醒在此同步监视器上的单个线程,如果有多个线程在等待,则随机唤醒一个。被唤醒的线程会在当前线程释放对同步监视器的锁定后开始运行。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>notifyAll():唤醒在此同步监视器上的所有线程,其余和notify()相同。
货架代码如下:
publicclass Shelf {
//是否有货物的标志,true:有;false:没有
privatebooleanflag;
//放入货物的方法
publicsynchronizedvoid product(){
//flag为假时表示没有货物,此时可放入货物
if(!flag){
flag = true;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"放入了货物。");
notifyAll();
}else{
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//取走货物的方法
publicsynchronizedvoid custom(){
//flag为真时表示有货物,此时可取走货物
if (flag) {
flag = false;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取走了货物。");
notifyAll();
}else{
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
生产者线程代码如下:
publicclass ProducerThread implements Runnable{
private Shelf shelf;
public ProducerThread(Shelf shelf){
this.shelf = shelf;
}
@Override
publicvoid run() {
//放十次货物
for (int i = 0; i < 10; i++) {
shelf.product();
}
}
}
消费者线程代码如下:
publicclass CustomerThread implements Runnable{
private Shelf shelf;
public CustomerThread(Shelf shelf){
this.shelf = shelf;
}
@Override
publicvoid run() {
//取十次货物
for (int i = 0; i < 10; i++) {
shelf.custom();
}
}
}
测试代码如下:
publicclass TestShelf {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Shelf shelf = new Shelf();
ProducerThread producerThread = new ProducerThread(shelf);
CustomerThread customerThread = new CustomerThread(shelf);
new Thread(producerThread,"生产者1").start();
new Thread(producerThread,"生产者2").start();
new Thread(customerThread,"消费者").start();
}
}
运行结果如下:
生产者1放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者1放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者2放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者1放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者1放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者2放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者2放入了货物。
消费者取走了货物。
生产者2放入了货物。
上例中启动了两个生产者一个消费者,可见生产和消费是交替进行的,满足生产者每放上一个货物,消费者就得取走一个货物的规则。
最后程序将阻塞,因为消费者比较少,生产者最后只能一直等消费者来取走货物。同时消费者取货物的次数也小于10次,因为有时取货时没货了。
2、使用条件变量协调运行
如果不使用synchronized,而是使用Lock对象来保证同步,则不能使用wait()、notify()和notifyAll()这三个方法。此时可使用Condition类来实现协作。
Condition实例必须从Lock实例中获得,也有三个方法,如下:
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>await():和wait()类似,使当前线程等待,直到被唤醒。相比wait(),await()有更多的变体,这个以后再说。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>signal():和notify()类似,唤醒当前Lock对象上的单条线程。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>signalAll()和notifyAll()类似,唤醒当前Lock对象上的所有线程。
生产者线程、消费者线程、测试代码和测试结果的代码跟上一节完全一样,这里只放出货架的代码。
货架的代码:
publicclass Shelf {
//是否有货物的标志,true:有;false:没有
privatebooleanflag;
//定义Lock对象
privatefinal Lock lock = new ReentrantLock();
//获取Lock对象对应的Condition对象
privatefinal Condition condition= lock.newCondition();
//放入货物的方法
publicvoid product(){
lock.lock();
try {
//flag为假时表示没有货物,此时可放入货物
if(!flag){
flag = true;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"放入了货物。");
condition.signalAll();
}else{
condition.await();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();
}
}
//取走货物的方法
publicsynchronizedvoid custom(){
lock.lock();
try {
//flag为真时表示有货物,此时可取走货物
if (flag) {
flag = false;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取走了货物。");
condition.signalAll();
}else{
condition.await();
}
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();
}
}
}
3、使用管道流通信
线程之间使用管道流通信并不是最好的方式,通常推荐使用共享资源的方式交换信息。所以本节内容了解一下就好。
管道流有三种形式,分别是管道字节流(PipedInputStream、PipedOutputStream)、管道字符流(PipedReader、PipedWriter)和新IO的管道Channel(Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel)。
使用步骤如下:
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>创建输入管道输入流和管道输出流对象。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>使用管道输入流或管道输出流的connect方法把输入流和输出流连接起来。
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>将管道输入流、管道输出流分别传入两个线程
<![if !supportLists]>Ø <![endif]>线程使用各自的管道流通信
代码就不贴了