并发编程——线程通信

绝地灬酷狼 2022-10-01 00:39 211阅读 0赞

在说明线程通信前，我们有必要对进程通信进行了解。

**1、进程通信方法**

进程间通信的方法主要有以下几种：

**（1）无名管道( pipe )**

管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

**（2）高级管道(popen)**

将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的子进程，这种方式我们成为高级管道方式。

**（3）有名管道 (named pipe)**

有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

**（4） 消息队列**

消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字 节流以及缓冲区大小受限等缺点。

**（5）信号量( semophore )**

信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

**（6）信号 ( sinal )**

信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身。

**（7）共享内存( shared memory )**

共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量配合使用，来实现进程间的同步和互斥。

**（8）套接字（Socket）**

为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

**2、线程间的通信**

线程的通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种**共享内存**和**消息传递**。

**在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信，典型的共享内存通信方式就是通过共享对象进行通信。**

**在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信，在java中典型的消息传递方式就是wait()、notify()、notifyAll()等方法。**

**2.1 共享内存**

共享内存只要是指多个线程通过synchronized关键字这种方式来实现线程间的通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行。

public class MyObject { 
    
        synchronized public void methodA() {
            //do something....
        }
    
        synchronized public void methodB() {
            //do some other thing
        }
    }
    
    public class ThreadA extends Thread { 
    
        private MyObject object;
        //省略构造方法
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            object.methodA();
        }
    }
    
    public class ThreadB extends Thread { 
    
        private MyObject object;
        //省略构造方法
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            object.methodB();
        }
    }
    
    public class Run { 
        public static void main(String[] args) {
            MyObject object = new MyObject();
    
            //线程A与线程B 持有的是同一个对象:object
            ThreadA a = new ThreadA(object);
            ThreadB b = new ThreadB(object);
            a.start();
            b.start();
        }
    }

由于线程A和线程B持有同一个MyObject类的对象object，尽管这两个线程需要调用不同的方法，但是它们是同步执行的，比如：线程B需要等待线程A执行完了methodA()方法之后，它才能执行methodB()方法。这样，线程A和线程B就实现了通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行。

**2.2 消息传递**

消息传递实现线程间通信的典型方式就是wait()和notify()等方法。在文章 [java线程方法详细介绍][java] 中已有介绍，这里不再介绍。

[java]: http://blog.csdn.net/eff666/article/details/53559201