Java等待唤醒机制线程通信原理解析
这篇文章主要介绍了Java等待唤醒机制线程通信原理解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
线程间通信
概念:多个线程在处理同一个资源,但是处理的动作(线程的任务)却不相同。比如:线程A用来生成包子的,线程B用来吃包子的,包子可以理解为同一资源,线程A与线程B处理的动作,一个是生产,一个是消费,那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
为什么要处理线程间通信:
多个线程并发执行时,在默认情况下CPU是随机切换线程的,当我们需要多个线程来共同完成一件任务,并且我们希望他们有规律的执行,那么多线程之间需要一些协调通信,以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
如何保证线程间通信有效利用资源:
多个线程在处理同一个资源,并且任务不同时,需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。就是多个线程在操作同一份数据时,避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即——等待唤醒机制。
等待唤醒机制
什么是等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争(race),比如去争夺锁,但这并不是故事的全部,线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们,你们可能存在在晋升时的竞争,但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。就是在一个线程进行了规定操作后,就进入等待状态(wait()),等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒(notify());在有多个线程进行等待时,如果需要,可以使用notifyAll()来唤醒所有的等待线程。wait/notify就是线程间的一种协作机制。
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的,使用到的3个方法的含义如下:
- wait:线程不再活动,不再参与调度,进入waitset中,因此不会浪费CPU资源,也不会去竞争锁了,这时的线程状态即是WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作,也即是“通知(notify)”在这个对象上等待的线程从waitset中释放出来,重新进入到调度队列(readyqueue)中
- notify:则选取所通知对象的waitset中的一个线程释放;例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座。
- notifyAll:则释放所通知对象的waitset上的全部线程。
注意:
哪怕只通知了一个等待的线程,被通知线程也不能立即恢复执行,因为它当初中断的地方是在同步块内,而此刻它已经不持有锁,所以她需要再次尝试去获取锁(很可能面临其它线程的竞争),成功后才能在当初调用wait方法之后的地方恢复执行。
总结如下:
如果能获取锁,线程就从WAITING状态变成RUNNABLE状态;否则,从waitset出来,又进入entryset,线程就从WAITING状态又变成BLOCKED状态调用wait和notify方法需要注意的细节
- wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为:对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
- wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为:锁对象可以是任意对象,而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
- wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为:必须要通过锁对象调用这2个方法。
生产者与消费者问题
等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源:
/* 包子铺线程生产包子,吃货线程消费包子。当包子没有时(包子状态为false),吃货线程等待,包子铺线程生产包子 (即包子状态为true),并通知吃货线程(解除吃货的等待状态),因为已经有包子了,那么包子铺线程进入等待状态。 接下来,吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁,那么就执行吃包子动作,包子吃完(包 子状态为false),并通知包子铺线程(解除包子铺的等待状态),吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取 决于锁的获取情况 */
代码实现
包子类
packagedemo01; publicclassBaoZi{ Stringpier; Stringxianer; booleanflag=false;//包子资源是否存在包子资源状态 }
吃货线程类:
packagedemo01; publicclassChiHuoextendsThread{ privateBaoZibz; publicChiHuo(Stringname,BaoZibz){ super(name); this.bz=bz; } @Override publicvoidrun(){ while(true){ synchronized(bz){ if(bz.flag==false){//没包子 try{ bz.wait(); }catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace(); } } System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子"); bz.flag=false; bz.notify(); } } } }
包子铺线程类:
packagedemo01; publicclassBaoZiPuextendsThread{ privateBaoZibz; publicBaoZiPu(Stringname,BaoZibz){ super(name); this.bz=bz; } @Override publicvoidrun(){ intcount=0; //造包子 while(true){ //同步 synchronized(bz){ if(bz.flag==true){//包子资源存在 try{ bz.wait(); }catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace(); } } //没有包子造包子 System.out.println("包子铺开始做包子"); if(count%2==0){ //冰皮五仁 bz.pier="冰皮"; bz.xianer="五仁"; }else{ //薄皮牛肉大葱 bz.pier="薄皮"; bz.xianer="牛肉大葱"; } count++; bz.flag=true; System.out.println("包子造好了:"+bz.pier+bz.xianer); System.out.println("吃货来吃吧"); //唤醒等待线程(吃货) bz.notify(); } } } }
测试类:
packagedemo01; publicclassDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ //等待唤醒案例 BaoZibz=newBaoZi(); ChiHuoch=newChiHuo("吃货",bz); BaoZiPubzp=newBaoZiPu("包子铺",bz); ch.start(); bzp.start(); } }
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持毛票票。
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