在實際中有很多現實問題業務需求不僅需要多個線程通路同一共享資源,而且線程與線程之間還需要互相牽制,或者說協調合作,這種牽制/協調合作,我們可以了解為線程間的通信。
java中的線程間通信主要是靠Thread的三個方法實作:wait,notify,notifyAll。
wait:告訴目前線程放棄螢幕并進入睡眠狀态直到其他線程進入同一螢幕并調用notify為止;
notify:喚醒同一對象螢幕中調用wait的第一個線程。類似于飯館有一個空位後通知所有等候就餐的顧客中的第一位可以入座。
從這兩者的解釋可以看出來,wait和notify肯定都是成對出現的。
notifyAll:喚醒同一對象螢幕中調用wait的所有線程,具有最高優先級的線程首先被喚醒并執行。例如某個不定期的教育訓練班終于招生滿額後,通知所有學員都來上課。
該篇重點介紹前面兩個方法的應用。
需要注意的是,上述三個方法都是指Object的方法,而不是作為Thread的方法。wait和notify都是線上程同步的時候調用以協調兩個線程間的通信,是以這兩個方法通常要寫在同步代碼塊裡,調用這兩個方法的Object就是同步代碼塊裡的螢幕對象,也叫加鎖對象。
一個經典的例子可以說明在java中如何實作線程的通信:生産者與消費者問題。
現實中的通常情況是,任何一種商品,得先由生産者生産出來,消費者才能夠購買;而有了消費者的購買,生産者才會有動力繼續生産。抽象到程式中,以一種極端的方式考慮:首先,生産者和消費者需要各自開啟一個線程以代表各自的獨立行為;生産者生産的商品應當存放在某一倉庫中,然後消費者從該倉庫中購買商品,這個倉庫可以建立一個類表示;假設隻有在倉庫中沒有商品的時候,生産者才會生産并将商品放入倉庫,否則停止生産并等待,直到倉庫中的産品被消費者全部取走為止;如果倉庫中有商品,則消費者可以将商品取走,否則停止消費并等待,直到倉庫中再次放入商品為止。倉庫是生産者和消費者的共享資源,在程式中倉庫對象即為螢幕或者加鎖對象;倉庫中是否有商品需要有一種辨別或者通知來告知生産者和消費者,以便他們的進一步行動,這個辨別或通知在程式中用一個boolean變量表示;而生産者和消費者的等待和再次生産或購買的行為則需要利用wait和notify;由于生産者和消費者屬于不同的線程,但是又必須使用同一個對象(倉庫),是以建立關于生産者和消費者線程應當采用實作Runnable接口的方式。
下面的代碼中,示例一采用的同步代碼塊實作;示例二采用的同步方法實作,而且更展現面向對象的思想,代碼結構也更好。
示例一:
public class ProducerAndCustomer {
public static void main(String[] args) {
Q q = new Q();
new Thread(new Producer(q)).start();
new Thread(new Customer(q)).start();
}
}
class Producer implements Runnable{
Q q;
public Producer(Q q){this.q = q;}//
public void run() {
int i = 0;
while(true){
synchronized (q) {
if(q.isFull)
try {
q.wait();
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
if(i == 0){
q.name="cup";
q.desc="for drinking";
}else{
q.name="desk";
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
q.desc="for study";
}
q.isFull = true;
q.notify();
}
i = (i+1)%2;
}
}
}
class Customer implements Runnable{
Q q;
public Customer(Q q){this.q = q;}
public void run() {
while(true){
synchronized (q) {
if(!q.isFull)
try {
q.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.print(q.name);
System.out.println(":" + q.desc);
q.isFull = false;
q.notify();
}
}
}
}
class Q{
String name="unknown";
String desc="unknown";
boolean isFull = false;
}
示例二:
public class ProducerAndCustomer {
public static void main(String[] args) {
Q q = new Q();
new Thread(new Producer(q)).start();
new Thread(new Customer(q)).start();
}
}
class Producer implements Runnable{
Q q;
public Producer(Q q){this.q = q;}//
public void run() {
int i = 0;
while(true){
if(i == 0){
q.put("cup", "for drinking");
}else{
q.put("desk", "for study");
}
i = (i+1)%2;
}
}
}
class Customer implements Runnable{
Q q;
public Customer(Q q){this.q = q;}
public void run() {
while(true){
q.get();
}
}
}
class Q{
String name="unknown";
String desc="unknown";
boolean isFull = false;
public synchronized void put(String name, String desc){
if(isFull)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
this.name = name;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.desc = desc;
isFull = true;
notify();
}
public synchronized void get(){
if(!isFull)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.print(name);
System.out.println(":" + desc);
isFull = false;
notify();
}
}