线程间通信的一个demo

线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。线程间通信，即多个线程在处理同一资源，但是任务却不同。例如我们现在有两个任务，分别是Input信息和Output信息，用之前（一）到（三）提到的synchronized＋锁的方法解决的代码如下（加锁（同步）的问题需要考虑的本质因素，一个锁下是否有多个线程，即多个线程需要持有同一个锁对象），当执行完同步代码块时会释放持有的锁：

class Resource{
    String name;
    String sex;
}
//输入
class Input implements Runnable{
    Resource r;
    Input(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        int x = 0;
        while (true){
            synchronized (r){
                if (x==0){
                    r.name = "mike";
                    r.sex = "male";
                }else {
                    r.name = "丽丽";
                    r.sex = "女";
                }
            }
            x = (x+1)%2;
        }
    }
}
//输出
class Output implements Runnable{
    Resource r;
    Output(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        while (true){
            synchronized (r){
                System.out.println(r.name+"......"+r.sex);
            }
        }
    }
}
public class ThreadCommunication {
    public static void main(String[] args){
        //创建资源
        Resource r = new Resource();
        //创建任务
        Input in = new Input(r);
        Output out = new Output(r);
        //创建线程，即执行路径
        Thread t1 = new Thread(in);
        Thread t2 = new Thread(out);
        //开启线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

这里写图片描述

我们可以通过结果看到线程的安全问题已经得到解决，但是由于cpu的切换是随机的，因此这种方法不能满足“一个Input，一个Output”的需求。

等待唤醒机制

　线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。Object类中相关的方法有两个notify方法和三个wait方法。这些方法都是final的，即它们都是不能被重写的，不能通过子类覆写去改变它们的行为。

这些方法都必须定义在同步中，因为这些方法是用于操作线程状态的方法，必须要明确到底操作的是哪个锁上的线程，
例如持有A锁的线程wait()，持有B锁的线程中进行notify()是没有用的

为什么操作线程的方法wait，notify，notifyAll定义在了Object类中：
因为这些方法是监视器的方法，监视器其实就可以看作是锁，监控线程的运行状态，锁可以是任意的对象，
任意的对象都可以调用的方法一定是在Object类中

wait()方法

让线程处于冻结状态，释放cpu的执行权和执行资格，被wait的线程会被存储到线程池中。线程调用wait()方法，释放它对锁的拥有权，然后等待另外的线程来通知它（通知的方式是notify()或者notifyAll()方法），这样它才能重新获得锁的拥有权和恢复执行。要确保调用wait()方法的时候拥有锁，即，wait()方法的调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。

wait()与sleep()方法的一个对比：
当线程调用了wait()方法时，它会释放掉对象的锁。另一个会导致线程暂停的方法：Thread.sleep()，它会导致线程睡眠指定的毫秒数，但线程在睡眠的过程中是不会释放掉对象的锁的。

notify()方法

notify()方法会唤醒一个等待当前对象的锁的线程。

如果多个线程在等待，它们中的一个将会选择被唤醒。这种选择是随意的，和具体实现有关。（线程等待一个对象的锁是由于调用了wait方法中的一个）。

被唤醒的线程是不能被执行的，需要等到当前线程放弃这个对象的锁。

被唤醒的线程将和其他线程以通常的方式进行竞争，来获得对象的锁。也就是说，被唤醒的线程并没有什么优先权，也没有什么劣势，对象的下一个线程还是需要通过一般性的竞争。

notify()方法应该是被拥有对象的锁的线程所调用。换句话说，和wait()方法一样，notify方法调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。

一个线程变为一个对象的锁的拥有者是通过下列三种方法：

1.执行这个对象的synchronized实例方法。

2.执行这个对象的synchronized语句块。这个语句块锁的是这个对象。

3.对于Class类的对象，执行那个类的synchronized、static方法。

notifyAll()方法

唤醒线程池中的所有线程，使其处于运行状态或者临时阻塞状态，即使线程具备了执行资格

实例

class Resource{
    String name;
    String sex;
    boolean flag = false;
}
//输入
class Input implements Runnable{
    Resource r;
    Input(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        int x = 0;
        while (true){
            synchronized (r){
                if (r.flag){
                    try{
                        r.wait();//r锁调用wait
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (x==0){
                    r.name = "mike";
                    r.sex = "male";
                }else {
                    r.name = "丽丽";
                    r.sex = "女";
                }
                r.flag = true;
                r.notify();//若此时没有等待线程，进行空唤醒也是可以的
            }
            x = (x+1)%2;
        }
    }
}
//输出
class Output implements Runnable{
    Resource r;
    Output(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        while (true){
            synchronized (r){
                if (!r.flag){
                    try{
                        r.wait();//r锁调用wait
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println(r.name+"......"+r.sex);
                r.flag = false;
                r.notify();//唤醒r线程池中的线程
            }
        }
    }
}
public class ThreadCommunication {
    public static void main(String[] args){
        //创建资源
        Resource r = new Resource();
        //创建任务
        Input in = new Input(r);
        Output out = new Output(r);
        //创建线程，即执行路径
        Thread t1 = new Thread(in);
        Thread t2 = new Thread(out);
        //开启线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

这里写图片描述

实例优化

//修改方向：在资源中加入同步的访问和输出方法
class Resource{
    private String name;
    private String sex;
    boolean flag = false;
    //同步函数的锁是this
    public synchronized void set(String name,String sex){
        if (flag){
            try{
                this.wait();//r锁调用wait
            }catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        flag = true;
        this.notify();
    }
    public synchronized void out(){
        if (!flag){
            try{
                this.wait();//r锁调用wait
            }catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(name+"......"+sex);
        flag = false;
        this.notify();//唤醒r线程池中的线程
    }
}
//输入
class Input implements Runnable{
    Resource r;
    Input(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        int x = 0;
        while (true){
            if (x==0){
                r.set("mike","male");
            }else {
                r.set("丽丽","女");
            }
            x = (x+1)%2;
        }
    }
}
//输出
class Output implements Runnable{
    Resource r;
    Output(Resource r){
        this.r = r;
    }
    public void run(){
        while (true){
            r.out();
        }
    }
}
public class ThreadCommunication {
    public static void main(String[] args){
        //创建资源
        Resource r = new Resource();
        //创建任务
        Input in = new Input(r);
        Output out = new Output(r);
        //创建线程，即执行路径
        Thread t1 = new Thread(in);
        Thread t2 = new Thread(out);
        //开启线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}