多线程(三)——多线程之间通讯

作者: 请收下章鱼君的膝盖 | 来源:发表于2018-11-26 20:51 被阅读6次

多线程(三)——多线程之间通讯
3.多线程之间通讯
多线程之间的通讯（第三天）
10.3多线程详解
线程之间如何进行通讯
GCD的使用
7.2 多线程-NSThreed
浅谈iOS中多线程开发
带你搞懂Java多线程（四）
7.3 多线程-GCD

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。

多线程之间通讯需求:
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。

画图演示：

代码实现：

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

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();
  }
}

运行结果

注意：数据发生错乱，造成线程安全问题（消费者可能还没读，生产者就已经修改了）
解决线程安全问题
1)如果使用volatile，只能保证数据的可见性，不能保证原子性。
2)如果使用synchronized，虽然可以保证原子性，但是消息会被重复生产与消费。
如图所示：
输入线程加上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();
  }
}

解决方法：
要同时满足以下三点
1)生产线程生产一个，消费线程立马消费
2)当生产者没用任何生产，消费者不能进行读
3)当消费者没有消费完，生产者不能再继续生产

wait()、notify、notifyAll()方法

wait()、notify()、notifyAll()是三个定义在Object类里的方法，可以用来控制线程的状态。
这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法，随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。
如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。
如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。
如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。
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

1）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。
2）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。

JDK1.5-Lock

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.unlock();
}

Lock 接口与 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。

用法

Condition condition = lock.newCondition();
condition.await();    //类似wait
condition. signal()； //类似notify

代码

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();
  }
}

如何停止线程？

停止线程思路

使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。
使用stop方法强行终止线程（这个方法不推荐使用，因为stop和suspend、resume一样，也可能发生不可预料的结果）。
使用interrupt方法中断线程。

什么是ThreadLocal

ThreadLocal提供一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

ThreadLocal的接口方法
void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
public Object get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 1.5新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。
案例:创建三个线程，每个线程生成自己独立序列号。
代码:

class Res {
  // 生成序列号共享变量
  public static Integer count = 0;
  public static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
    protected Integer initialValue() {

        return 0;
    };
  };

  public Integer getNum() {
    int count = threadLocal.get() + 1;
    threadLocal.set(count);
    return count;
  }
}


public class ThreadLocaDemo2 extends Thread {
  private Res res;

  public ThreadLocaDemo2(Res res) {
    this.res = res;
  }

  @Override
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + "i---" + i + "--num:" + res.getNum());
    }

  }

  public static void main(String[] args) {
    Res res = new Res();
    ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo1 = new ThreadLocaDemo2(res);
    ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo2 = new ThreadLocaDemo2(res);
    ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo3 = new ThreadLocaDemo2(res);
    threadLocaDemo1.start();
    threadLocaDemo2.start();
    threadLocaDemo3.start();
  }
}

ThreadLocal实现原理

ThreadLocal通过map集合,
map.put(“当前线程”,值)；
map.get(“当前线程”)；

练习题

设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程对j每次减少1。

public class MultiThread {
  private int j;

  public static void main(String[] args) {
    MultiThread mt = new MultiThread();
    Inc inc = mt.new Inc();
    Dec dec = mt.new Dec();
    // 4个线程（0、1、2、3）
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        Thread t = new Thread(inc);
        t.start();
        t = new Thread(dec);
        t.start();
    }
    // System.exit(0);// 如果报错加上此句
  }

  // 对j增加1的方法
  private synchronized void inc() {
    j++;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-inc:" + j);
  }

  // 对j减少1的方法
  private synchronized void dec() {
    j--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-dec:" + j);
  }

  // 内部类实现线程
  class Inc implements Runnable {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            inc();
        }
    }
  }

  class Dec implements Runnable {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            dec();
        }
    }
  }
}