Java——多线程高并发系列之线程间的通信(synchronized、Lock、Condition)

简介: Java——多线程高并发系列之线程间的通信(synchronized、Lock、Condition)

文章目录:


写在前面

Demo1(多线程通信之计数案例:synchronized实现方式)

Demo2(多线程通信之计数案例:Lock + Condition实现方式)

Demo3(多线程定制化通信之循环交替打印案例)


写在前面


关键字 synchronized 与 wait()/notify()这两个方法一起使用可以实现等待/通知模式。Lock 锁的 newContition()方法返回 Condition 对象,Condition 类也可以实现等待/通知模式。

使用Condition 类可以进行选择性通知. Condition 接口中比较常用的两个方法:await()会使当前线程等待,同时会释放锁,当其他线程调用 signal()时,线程会重新获得锁并继续执行,signal()用于唤醒一个等待的线程。


注意:在调用Condition的await()/signal()方法前,也需要线程持有相关的 Lock 锁。调用 await()后线程会释放这个锁,在 singal()调用后会从当前 Condition 对象的等待队列中,唤醒 一个线程,唤醒 的线程尝试获得锁, 一旦获得锁成功就继续执行。


也就是说,Condition接口中的await()方法就相当于之前与synchronized联合使用的Object类中的wait()方法;signal()方法就相当于之前与synchronized联合使用的Object类中的notify()方法。


Demo1(多线程通信之计数案例:synchronized实现方式)


这个案例主要实现让多个线程交替打印 0、1 这两个数字。incr 方法实现的增加1,当num不为0(此时为1)则进行wait等待,其余情况增加1,之后notifyAll唤醒其他等待的线程,这里使用while则是为了避免虚假唤醒的情况。


package test.count;
/**
 * 多线程计数案例:synchronized实现方式
 */
class Share {
    private int num = 0;
    public synchronized void incr() throws InterruptedException {
        while (num != 0) {
            this.wait();
        }
        num++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + num);
        this.notifyAll();
    }
    public synchronized void decr() throws InterruptedException {
        while (num != 1) {
            this.wait();
        }
        num--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + num);
        this.notifyAll();
    }
}
public class CountNum {
    public static void main(String[] args) {
        Share share = new Share();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        share.incr();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程A").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        share.decr();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程B").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        share.incr();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程C").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        share.decr();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程D").start();
    }
}



Demo2(多线程通信之计数案例:Lock + Condition实现方式)


与Demo1是一样的理解,只是这里实现方式变了。这里也是首先 lock.lock() 获取锁,incr 方法实现的增加1,当num不为0(此时为1)则进行await等待,其余情况增加1,之后signalAll唤醒其他等待的线程,这里使用while则是为了避免虚假唤醒的情况。最后为了确保锁一定能释放,将 lock.unlock() 写在finally子句中。


package test.count;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * 多线程计数案例:Lock实现方式
 */
class Share2 {
    private int num = 0;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    public void incr() {
        lock.lock();
        try {
            while (num != 0) {
                condition.await();
            }
            num++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + num);
            condition.signalAll();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void decr() {
        lock.lock();
        try {
            while (num != 1) {
                condition.await();
            }
            num--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + num);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
public class CountNum2 {
    public static void main(String[] args) {
        Share2 share2 = new Share2();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    share2.incr();
                }
            }
        },"线程A").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    share2.decr();
                }
            }
        },"线程B").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    share2.incr();
                }
            }
        },"线程C").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    share2.decr();
                }
            }
        },"线程D").start();
    }
}



Demo3(多线程定制化通信之循环交替打印案例)


这个案例实现的是:三个线程(a、b、c)循环交替打印,也就是线程a打印5行、线程b接着打印10行、线程c继续打印15行、线程a再打印5行......,这样一直循环下去。


首先是定义了一个标志位 flag(线程a对应1、线程b对应2、线程c对应3),三个方法中依次获取锁,然后满足条件就打印、不满足就等待,之后每打印完一次就修改下标志位为下一个打印的线程标志位,之后将要打印的线程唤醒即可。


package test;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * 线程间的定制化通信
 */
class ShareResource {
    //定义标志位
    //1 ---> a , 2 ---> b , 3 ---> c
    private int flag = 1;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition a = lock.newCondition(); // a
    private Condition b = lock.newCondition(); // b
    private Condition c = lock.newCondition(); // c
    //打印5次,参数为打印的轮数
    public void print5(int loop) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (flag != 1) {
                a.await();
            }
            for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + i + " , 轮数: " + loop);
            }
            flag = 2;
            b.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    //打印10次,参数为打印的轮数
    public void print10(int loop) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (flag != 2) {
                b.await();
            }
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + i + " , 轮数: " + loop);
            }
            flag = 3;
            c.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    //打印15次,参数为打印的轮数
    public void print15(int loop) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (flag != 3) {
                c.await();
            }
            for (int i = 1; i <= 15; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :: " + i + " , 轮数: " + loop);
            }
            flag = 1;
            a.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
public class ThreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        ShareResource shareResource = new ShareResource();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 3; i++) {
                    try {
                        shareResource.print5(i);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程a").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 3; i++) {
                    try {
                        shareResource.print10(i);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程b").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 3; i++) {
                    try {
                        shareResource.print15(i);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        },"线程c").start();
    }
}

相关文章
|
14天前
|
存储 Java 数据库连接
java多线程之线程通信
java多线程之线程通信
|
5天前
|
安全 Java
深入理解 Java 多线程和并发工具类
【4月更文挑战第19天】本文探讨了Java多线程和并发工具类在实现高性能应用程序中的关键作用。通过继承`Thread`或实现`Runnable`创建线程,利用`Executors`管理线程池,以及使用`Semaphore`、`CountDownLatch`和`CyclicBarrier`进行线程同步。保证线程安全、实现线程协作和性能调优(如设置线程池大小、避免不必要同步)是重要环节。理解并恰当运用这些工具能提升程序效率和可靠性。
|
5天前
|
安全 Java 开发者
Java并发编程:深入理解Synchronized关键字
【4月更文挑战第19天】 在Java多线程编程中,为了确保数据的一致性和线程安全,我们经常需要使用到同步机制。其中,`synchronized`关键字是最为常见的一种方式,它能够保证在同一时刻只有一个线程可以访问某个对象的特定代码段。本文将深入探讨`synchronized`关键字的原理、用法以及性能影响,并通过具体示例来展示如何在Java程序中有效地应用这一技术。
|
5天前
|
安全 Java
java多线程(一)(火车售票)
java多线程(一)(火车售票)
|
6天前
|
安全 Java 程序员
Java中的多线程并发编程实践
【4月更文挑战第18天】在现代软件开发中,为了提高程序性能和响应速度,经常需要利用多线程技术来实现并发执行。本文将深入探讨Java语言中的多线程机制,包括线程的创建、启动、同步以及线程池的使用等关键技术点。我们将通过具体代码实例,分析多线程编程的优势与挑战,并提出一系列优化策略来确保多线程环境下的程序稳定性和性能。
|
7天前
|
Java
浅谈Java的synchronized 锁以及synchronized 的锁升级
浅谈Java的synchronized 锁以及synchronized 的锁升级
8 0
|
7天前
|
Java 开发者
Java中多线程并发控制的实现与优化
【4月更文挑战第17天】 在现代软件开发中,多线程编程已成为提升应用性能和响应能力的关键手段。特别是在Java语言中,由于其平台无关性和强大的运行时环境,多线程技术的应用尤为广泛。本文将深入探讨Java多线程的并发控制机制,包括基本的同步方法、死锁问题以及高级并发工具如java.util.concurrent包的使用。通过分析多线程环境下的竞态条件、资源争夺和线程协调问题,我们提出了一系列实现和优化策略,旨在帮助开发者构建更加健壮、高效的多线程应用。
7 0
|
8天前
|
缓存 负载均衡 Java
Java高并发性能指标
Java高并发是指在Java编程环境中,系统能够同时处理大量并发请求或操作的能力。这里的“高”强调的是并发处理的数量级较大,需要系统能够有效地管理多个并发的执行单元,如线程或进程,以确保它们能够高效且正确地执行。
9 0
|
13天前
|
JavaScript Java 测试技术
基于Java的高并发慕课网的设计与实现(源码+lw+部署文档+讲解等)
基于Java的高并发慕课网的设计与实现(源码+lw+部署文档+讲解等)
23 2
|
4月前
|
Java
在高并发环境下,再次认识java 锁
在高并发环境下,再次认识java 锁
34 0