java实现线程间通信的四种方式

悠悠 2022-05-26 22:52 266阅读 0赞

原文：[https://blog.csdn.net/Hadwin1991/article/details/73527835][https_blog.csdn.net_Hadwin1991_article_details_73527835]

本文主要针对JAVA多线程中线程之间的通信方式进行分析解释，主要以代码结合文字的方式来讨论线程间的通信。

## synchronized同步 ##

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。

这种方式，本质上就是“共享内存”式的通信。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。

while轮询

其实就是多线程同时执行，会牺牲部分CPU性能。

在这种方式下，线程A不断地改变条件，线程ThreadB不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立 ，从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费CPU资源。之所以说它浪费资源，是因为JVM调度器将CPU交给线程B执行时，它没做啥“有用”的工作，只是在不断地测试 某个条件是否成立。就类似于现实生活中，某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了，而不是： 在干别的事情，当有电话来时，响铃通知TA电话来了。

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class MyList { 
    
        private List<String> list = new ArrayList<String>();
        public void add() {
            list.add("elements");
        }
        public int size() {
            return list.size();
        }
    }
    
    import mylist.MyList;
    
    public class ThreadA extends Thread { 
    
        private MyList list;
    
        public ThreadA(MyList list) {
            super();
            this.list = list;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    list.add();
                    System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素");
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    import mylist.MyList;
    
    public class ThreadB extends Thread { 
    
        private MyList list;
    
        public ThreadB(MyList list) {
            super();
            this.list = list;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    if (list.size() == 5) {
                        System.out.println("==5, 线程b准备退出了");
                        throw new InterruptedException();
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    import mylist.MyList;
    import extthread.ThreadA;
    import extthread.ThreadB;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
            MyList service = new MyList();
    
            ThreadA a = new ThreadA(service);
            a.setName("A");
            a.start();
    
            ThreadB b = new ThreadB(service);
            b.setName("B");
            b.start();
        }
    }

## wait/notify机制 ##

public class MyList { 
        private static List<String> list = new ArrayList<String>();
    
        public static void add() {
            list.add("anyString");
        }
    
        public static int size() {
            return list.size();
        }
    }
    
    
    public class ThreadA extends Thread { 
    
        private Object lock;
    
        public ThreadA(Object lock) {
            super();
            this.lock = lock;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                synchronized (lock) {
                    if (MyList.size() != 5) {
                        System.out.println("wait begin " + System.currentTimeMillis());
                        lock.wait();
                        System.out.println("Interruption!!!");
                        //lock.wait();
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                        System.out.println("wait end " + System.currentTimeMillis());
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadB extends Thread { 
    
        private Object lock;
    
        public ThreadB(Object lock) {
            super();
            this.lock = lock;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                synchronized (lock) {
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        MyList.add();
                        if (MyList.size() == 5) {
                            lock.notify();
                            System.out.println("已经发出了通知");
                            lock.wait();
                        }
                        System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!");
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public class Test { 
        public static void main(String[] args) {
            try {
                Object lock = new Object();
    
                ThreadA a = new ThreadA(lock);
                a.start();
    
                Thread.sleep(50);
    
                ThreadB b = new ThreadB(lock);
                b.start();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

wait begin 1498007974397
    添加了1个元素!
    添加了2个元素!
    添加了3个元素!
    添加了4个元素!
    已经发出了通知
    Interruption!!!
    添加了5个元素!
    添加了6个元素!
    添加了7个元素!
    添加了8个元素!
    添加了9个元素!
    添加了10个元素!

线程A要等待某个条件满足时(list.size()==5)，才执行操作。线程B则向list中添加元素，改变list 的size。

A,B之间如何通信的呢？也就是说，线程A如何知道 list.size() 已经为5了呢？

这里用到了Object类的 wait() 和 notify() 方法。

当条件未满足时(list.size() !=5)，线程A调用wait() 放弃CPU，并进入阻塞状态。—不像②while轮询那样占用CPU

当条件满足时，线程B调用 notify()通知 线程A，所谓通知线程A，就是唤醒线程A，并让它进入可运行状态。

这种方式的一个好处就是CPU的利用率提高了。

![这里写图片描述][SouthEast]

## 管道通信 ##

管道流主要用来实现两个线程之间的二进制数据的传播，下面以PipedInputStream类和PipedOutputStream类为例，实现生产者-消费者：

package test.pipe;  
    
    import java.io.IOException;  
    import java.io.PipedInputStream;  
    import java.io.PipedOutputStream;  
    
    /** * 我们以数字替代产品 生产者每5秒提供5个产品，放入管道 */  
    class MyProducer extends Thread {  
    
        private PipedOutputStream outputStream;  
    
        private int index = 0;  
    
        public MyProducer(PipedOutputStream outputStream) {  
            this.outputStream = outputStream;  
        }  
    
        @Override  
        public void run() {  
            while (true) {  
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {  
                        outputStream.write(index++);  
                    }  
                } catch (IOException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
    
                try {  
                    Thread.sleep(5000);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            }  
        }  
    }  
    
    /** * 消费者每0.5秒从管道中取1件产品，并打印剩余产品数量，并打印产品信息（以数字替代） */  
    class MyConsumer extends Thread {  
    
        private PipedInputStream inputStream;  
    
        public MyConsumer(PipedInputStream inputStream) {  
            this.inputStream = inputStream;  
        }  
    
        @Override  
        public void run() {  
            while (true) {  
                try {  
                    Thread.sleep(500);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                try {  
                    int count = inputStream.available();  
                    if (count > 0) {  
                        System.out.println("rest product count: " + count);  
                        System.out.println("get product: " + inputStream.read());  
                    }  
                } catch (IOException e1) {  
                    e1.printStackTrace();  
                }  
            }  
        }  
    }  
    
    public class PipeTest1 {   
    
        public static void main(String[] args) {  
    
            PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();  
            PipedInputStream pis = new PipedInputStream();  
            try {  
                pis.connect(pos);  
            } catch (IOException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
    
            new MyProducer(pos).start();  
            new MyConsumer(pis).start();  
    
        }  
    }

[https_blog.csdn.net_Hadwin1991_article_details_73527835]: https://blog.csdn.net/Hadwin1991/article/details/73527835
[SouthEast]: /images/20220527/ce9d4ef88a33482598c6df4472a58967.png