并发编程（三）——多线程之间如何实现通讯

悠悠 2023-02-14 07:48 39阅读 0赞

## 多线程之间如何实现通讯 ##

### 什么是多线程之间通讯？ ###

多线程之间通讯，其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。  
画图演示

### 多线程之间通讯需求 ###

需求:第一个线程写入(input)用户，另一个线程取读取(out)用户.实现读一个，写一个操作。

代码实现基本实现

共享资源源实体类

class Res { 
    	public String userSex;
    	public String userName;
    }

输入线程资源

class IntThrad extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public IntThrad(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		int count = 0;
    		while (true) { 
    				if (count == 0) { 
    					res.userName = "余胜军";
    					res.userSex = "男";
    				} else { 
    					res.userName = "小紅";
    					res.userSex = "女";
    				}
    				count = (count + 1) % 2;
    			}
    	}
    }

输出线程

class OutThread extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public OutThread(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while (true) { 
    				System.out.println(res.userName + "--" + res.userSex);
    		}
    	}
    }

运行代码

Res res = new Res();
    IntThrad intThrad = new IntThrad(res);
    OutThread outThread = new OutThread(res);
    intThrad.start();
    outThread.start();

运行代码

注意：数据发生错乱，造成线程安全问题

### 解决线程安全问题 ###

> IntThrad 加上synchronized

class IntThrad extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public IntThrad(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		int count = 0;
    		while (true) { 
    			synchronized (res) { 
    				if (count == 0) { 
    					res.userName = "余胜军";
    					res.userSex = "男";
    				} else { 
    					res.userName = "小紅";
    					res.userSex = "女";
    				}
    				count = (count + 1) % 2;
    			}
    
    		}
    	}
    }

输出线程加上synchronized

class Res { 
    	public String userName;
    	public String sex;
    }
    
    class InputThread extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public InputThread(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		int count = 0;
    		while (true) { 
    			 synchronized (res) { 
    			if (count == 0) { 
    				res.userName = "余胜军";
    				res.sex = "男";
    			} else { 
    				res.userName = "小红";
    				res.sex = "女";
    			}
    			count = (count + 1) % 2;
    		}
    
    		}
    	}
    }
    
    class OutThrad extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public OutThrad(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while (true) { 
    			synchronized (res) { 
    				System.out.println(res.userName + "," + res.sex);
    			}
    		}
    
    	}
    }
    
    public class ThreadDemo01 { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		Res res = new Res();
    		InputThread inputThread = new InputThread(res);
    		OutThrad outThrad = new OutThrad(res);
    		inputThread.start();
    		outThrad.start();
    	}
    
    }

## wait、notify方法 ##

1.因为涉及到对象锁,他们必须都放在synchronized中来使用. Wait、Notify一定要在synchronized里面进行使用。

2.Wait必须暂定当前正在执行的线程,并释放资源锁,让其他线程可以有机会运行

3. notify/notifyall: 唤醒因锁池中的线程,使之运行

注意:一定要在线程同步中使用,并且是同一个锁的资源

class Res { 
    	public String userSex;
    	public String userName;
    	//线程通讯标识
    	public boolean flag = false;
    }
    
     
    class IntThrad extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public IntThrad(Res res) { 
    		this.res = res;		
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		int count = 0;
    		while (true) { 
    			synchronized (res) { 
    				if (res.flag) { 
    					try { 
    					   // 当前线程变为等待，但是可以释放锁
    						res.wait();
    					} catch (Exception e) { 
    
    					}
    				}
    				if (count == 0) { 
    					res.userName = "余胜军";
    					res.userSex = "男";
    				} else { 
    					res.userName = "小紅";
    					res.userSex = "女";
    				}
    				count = (count + 1) % 2;
    				res.flag = true;
    				// 唤醒当前线程
    				res.notify();
    			}
    
    		}
    	}
    }
     
    class OutThread extends Thread { 
    	private Res res;
    
    	public OutThread(Res res) { 
    		this.res = res;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while (true) { 
    			synchronized (res) { 
    				if (!res.flag) { 
    					try { 
    						res.wait();
    					} catch (Exception e) { 
    						// TODO: handle exception
    					}
    				}
    				System.out.println(res.userName + "--" + res.userSex);
    				res.flag = false;
    				res.notify();
    			}
    		}
    	}
    }
     
    public class ThreaCommun { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		Res res = new Res();
    		IntThrad intThrad = new IntThrad(res);
    		OutThread outThread = new OutThread(res);
    		intThrad.start();
    		outThread.start();
    	}
    }

### wait与sleep区别 ###

对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。

sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。

在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。

而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备  
获取对象锁进入运行状态。

## Lock锁 ##

在 jdk1.5 之后，并发包中新增了 Lock 接口(以及相关实现类)用来实现锁功能，Lock 接口提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，但需要在使用时手动获取锁和释放锁。

### Lock写法 ###

Lock lock  = new ReentrantLock();
    lock.lock();
    try{ 
    //可能会出现线程安全的操作
    }finally{ 
    //一定在finally中释放锁
    //也不能把获取锁在try中进行，因为有可能在获取锁的时候抛出异常
      lock.ublock();
    }

### Lock与synchronized 关键字的区别 ###

Lock 接口可以尝试非阻塞地获取锁 当前线程尝试获取锁。如果这一时刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁。

Lock 接口能被中断地获取锁 与 synchronized 不同，获取到锁的线程能够响应中断，当获取到的锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放。

Lock 接口在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了依旧无法获取锁，则返回。

## Condition用法 ##

Condition的功能类似于在传统的线程技术中的,Object.wait()和Object.notify()的功能。

代码

Condition condition = lock.newCondition();
    res. condition.await();  类似wait
    res. Condition. Signal() 类似notify
     
    class Res { 
    	public String userName;
    	public String sex;
    	public boolean flag = false;
    	Lock lock = new ReentrantLock();
    }
    
    class InputThread extends Thread { 
    	private Res res;
    	Condition newCondition;
    	public InputThread(Res res,	Condition newCondition) { 
    		this.res = res;
    		this.newCondition=newCondition;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		int count = 0;
    		while (true) { 
    			// synchronized (res) { 
    
    			try { 
    				res.lock.lock();
    				if (res.flag) { 
    					try { 
    // res.wait();
    						newCondition.await();
    					} catch (Exception e) { 
    						// TODO: handle exception
    					}
    				}
    				if (count == 0) { 
    					res.userName = "余胜军";
    					res.sex = "男";
    				} else { 
    					res.userName = "小红";
    					res.sex = "女";
    				}
    				count = (count + 1) % 2;
    				res.flag = true;
    // res.notify();
    				newCondition.signal();
    			} catch (Exception e) { 
    				// TODO: handle exception
    			}finally { 
    				res.lock.unlock();
    			}
    		}
    
    		// }
    	}
    }
    
    class OutThrad extends Thread { 
    	private Res res;
    	private Condition newCondition;
    	public OutThrad(Res res,Condition newCondition) { 
    		this.res = res;
    		this.newCondition=newCondition;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while (true) { 
    // synchronized (res) { 
    			try { 
    				res.lock.lock();
    				if (!res.flag) { 
    					try { 
    // res.wait();
    						newCondition.await();
    					} catch (Exception e) { 
    						// TODO: handle exception
    					}
    				}
    				System.out.println(res.userName + "," + res.sex);
    				res.flag = false;
    // res.notify();
    				newCondition.signal();
    			} catch (Exception e) { 
    				// TODO: handle exception
    			}finally { 
    				res.lock.unlock();
    			}
    // }
    		}
    
    	}
    }
    
    public class ThreadDemo01 { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		Res res = new Res();
    		Condition newCondition = res.lock.newCondition();
    		InputThread inputThread = new InputThread(res,newCondition);
    		OutThrad outThrad = new OutThrad(res,newCondition);
    		inputThread.start();
    		outThrad.start();
    	}
    
    }