Java线程间通信

简介: 前一例只是简单地为特定对象或方法加锁,但有时情况会更加复杂,如果两个线程之间有依赖关系,线程之间必须进行通信,互相协调才能完成工作。

前一例只是简单地为特定对象或方法加锁,但有时情况会更加复杂,如果两个线程之间有依

赖关系,线程之间必须进行通信,互相协调才能完成工作。


例如有一个经典的堆栈问题,一个线程生成了一些数据,将数据压栈;另一个线程消费了这些数据, 将数据出栈。这两个线程互相依赖,当堆栈为空时,消费线程无法取出数据时,应该通知生成线程添 加数据;当堆栈已满时,生产线程无法添加数据时,应该通知消费线程取出数据。


为了实现线程间通信,需要使用Object类中声明的5个方法:


void wait():使当前线程释放对象锁,然后当前线程处于对象等待队列中阻塞状态。

void wait(long timeout):同wait()方法,等待timeout毫秒时间。

void wait(long timeout, int nanos):同wait()方法,等待timeout毫秒加nanos纳秒时间。

void notify():当前线程唤醒此对象等待队列中的一个线程。

void notifyAll():当前线程唤醒此对象等待队列中的所有线程。

如图所示:

5.png

线程有多种方式进入阻塞状态,除了通过wait()外还 有,加锁的方式和其他方式

下面看看消费和生产示例中堆栈类代码:

//堆栈类
public class Stack {
//    堆栈指针初始值为0
    private int pointer = 0;
//    堆栈有五个字符的空间
    private char[] data = new char[5];
//    压栈方法,加上互斥锁
    public synchronized void push(char c){
//        堆栈已满,不能压栈
        while (pointer == data.length){
            try{
//                等待,直到所有数据出栈
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
//        通知其他线程把数据出栈
        this.notify();
//        数据压栈
        data[pointer] = c;
//        指针向上移动
        pointer++;
    }
//    出栈方法
    public synchronized char pop(){
//        堆栈无数据,不能出栈
        while (pointer == 0){
            try {
//                等待其他线程把数据压出栈
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //        通知其他线程把数据出栈
        this.notify();
        //        指针向下移动
        pointer--;
        return data[pointer];
    }
}

上述代码实现了同步堆栈类,该堆栈有最多5个元素的空间,代码声明了压栈方法push(),该方 法是一个同步方法,在该方法中首先判断是否堆栈已满,如果已满不能压栈,调用this.wait()让当前线 程进入对象等待状态中。如果堆栈未满,程序会往下运行调用this.notify()唤醒对象等待队列中的一个线程。


调用代码:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        Stack stack = new Stack();
//        下面的消费者和生产者所操作的是同一个堆栈对象stack
//        生产者线程
        Thread producer = new Thread(() ->{
            char c ;
            for (int i = 0;i<10;i++){
//                随机产生10个字符
                c = (char)(Math.random()*26 + 'a');
//               把字符压栈
                stack.push(c);
//                打印字符
                System.out.println("生产:"+c);
                try {
//                    每生产一个字符就线程休眠
                    Thread.sleep((int)(Math.random()*1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
//        消费者线程
        Thread consumer =  new Thread(() ->{
            char c;
            for (int i = 0;i<10;i++){
//                从堆栈中读取字符
                c = stack.pop();
//               打印字符
                System.out.println("消费:"+c);
                try {
//                    每读取一个字符就线程休眠
                    Thread.sleep((int)(Math.random()*1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
//        启动生产者线程
        producer.start();
//        启动消费者线程
        consumer.start();
    }
}

运行结果:

生产:x
消费:x
生产:s
消费:s
生产:d
消费:d
生产:p
消费:p
生产:v
消费:v
生产:r
消费:r
生产:p
消费:p
生产:j
消费:j
生产:j
消费:j
生产:d
消费:d
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