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Java多线程线程通信

jiezi

通信的方式

要想实现多个线程之间的协同，如：线程执行先后顺序、获取某个线程执行的结果等等。涉及到线程之间的相互通信，分为下面四类：

  • 文件共享
  • 网络共享
  • 共享变量

  • JDK 提供的线程协调 API

    • suspend/resume、wait/notify、park/unpark

文件共享

public class MainTest {public static void main(String[] args) {
    // 线程 1 - 写入数据
    new Thread(() -> {
      try {while (true) {Files.write(Paths.get("test.log"),
          content = "当前时间" + String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
          Thread.sleep(1000L);
        }
      } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
      }
    }).start();

    // 线程 2 - 读取数据
    new Thread(() -> {
      try {while (true) {Thread.sleep(1000L);
          byte[] allBytes = Files.readAllBytes(Paths.get("test.log"));
          System.out.println(new String(allBytes));
        }
      } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
      }
    }).start();}
}

变量共享

public class MainTest {
  // 共享变量
  public static String content = "空";

  public static void main(String[] args) {
    // 线程 1 - 写入数据
    new Thread(() -> {
      try {while (true) {content = "当前时间" + String.valueOf(System.currentTimeMillis());
          Thread.sleep(1000L);
        }
      } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
      }
    }).start();

    // 线程 2 - 读取数据
    new Thread(() -> {
      try {while (true) {Thread.sleep(1000L);
          System.out.println(content);
        }
      } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
      }
    }).start();}
}

网络共享

线程协作-JDK API

JDK 中对于需要多线程协作完成某一任务的场景，提供了对应 API 支持。

多线程协作的典型场景是：生产者-消费者模型。(线程阻塞、线程唤醒)

示例：线程1去买包子，没有包子，则不再执行。线程2生产出包子，通知线程-1继续执行。

API- 被弃用的 suspend 和 resume

作用：调用 suspend 挂起目标线程，通过 resume 可以恢复线程执行。

/** 包子店 */
public static Object baozidian = null;

/** 正常的 suspend/resume */
public void suspendResumeTest() throws Exception {
    // 启动线程
    Thread consumerThread = new Thread(() -> {if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
            System.out.println("1、进入等待");
            Thread.currentThread().suspend();
        }
        System.out.println("2、买到包子，回家");
    });
    consumerThread.start();
    // 3 秒之后，生产一个包子
    Thread.sleep(3000L);
    baozidian = new Object();
    consumerThread.resume();
    System.out.println("3、通知消费者");
}

被弃用的主要原因是，容易写出不死锁的代码。所以用 wait/notify 和 park/unpark 机制对它进行替代

suspend 和 resume 死锁示例

1、同步代码中使用

    /** 死锁的 suspend/resume。suspend 并不会像 wait 一样释放锁，故此容易写出死锁代码 */
    public void suspendResumeDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                // 当前线程拿到锁，然后挂起
                synchronized (this) {Thread.currentThread().suspend();}
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        // 争取到锁以后，再恢复 consumerThread
        synchronized (this) {consumerThread.resume();
        }
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

2、suspend 比 resume 后执行

/** 导致程序永久挂起的 suspend/resume */
    public void suspendResumeDeadLockTest2() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {if (baozidian == null) {System.out.println("1、没包子，进入等待");
                try { // 为这个线程加上一点延时
                    Thread.sleep(5000L);
                } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                }
                // 这里的挂起执行在 resume 后面
                Thread.currentThread().suspend();
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        consumerThread.resume();
        System.out.println("3、通知消费者");
        consumerThread.join();}

wait/notify 机制

这些方法只能由同一对象锁的持有者线程调用，也就是写在同步块里面，否则会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。
wait 方法导致当前线程等待，加入该对象的等待集合中，并且放弃当前持有的对象锁。
notify/notifyAll 方法唤醒一个或所有正在等待这个对象锁的线程。
注意：虽然会 wait 自动解锁，但是对顺序有要求，如果在 notify 被调用之后，才开始 wait 方法的调用，线程会永远处于 WAITING 状态。

wait/notify 代码示例

/** 正常的 wait/notify */
    public void waitNotifyTest() throws Exception {
        // 启动线程
        new Thread(() -> {synchronized (this) {while (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                    try {System.out.println("1、进入等待");
                        this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        }).start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        synchronized (this) {this.notifyAll();
            System.out.println("3、通知消费者");
        }
    }

造成死锁的示例

/** 会导致程序永久等待的 wait/notify */
    public void waitNotifyDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        new Thread(() -> {if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                try {Thread.sleep(5000L);
                } catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();
                }
                synchronized (this) {
                    try {System.out.println("1、进入等待");
                        this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        }).start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        synchronized (this) {this.notifyAll();
            System.out.println("3、通知消费者");
        }
    }

park/unpark 机制

线程调用 park 则等待“许可”，unpark 方法为指定线程提供“许可 (permit)”
不要求 park 和 unpark 方法的调用顺序。
多次调用 unpark 之后，再调用 park，线程会直接运行。
但不会叠加，也就是说，连续多次调用 park 方法，第一次会拿到 ” 许可 ” 直接运行, 后续调用会进入等待。

/** 正常的 park/unpark */
    public void parkUnparkTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {while (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                LockSupport.park();}
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        LockSupport.unpark(consumerThread);
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

造成死锁的示例

/** 死锁的 park/unpark */
    public void parkUnparkDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                // 当前线程拿到锁，然后挂起
                synchronized (this) {LockSupport.park();
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3 秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        // 争取到锁以后，再恢复 consumerThread
        synchronized (this) {LockSupport.unpark(consumerThread);
        }
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

伪唤醒

警告! 之前代码中用 if 语句来判断, 是否进入等待状态, 是错误的!
官方建议 应该循环中检查等待条件 ，原因是处于等待状态的线程可能会收到 错误警报和伪唤醒，如果不在循环中检查等待条件，程序就会在没有满足结束条件的情况下退出。

伪唤醒是指线程并非因为 notify、notifyall、unpark 等 api 调用而唤醒，是更底层原因导致的。

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