关于人工智能:53-线程间通信

线程间通信是指在多个线程之间传递数据和同步它们的执行。Java 提供了几种线程间通信的办法，包含：

1. 应用共享变量
2. 应用 wait()、notify() 和notifyAll()
3. 应用 java.util.concurrent 包中的工具类

5.4.1 应用共享变量

线程能够通过访问共享变量实现通信。为了确保线程平安，咱们须要对共享变量的拜访进行同步。咱们能够应用 synchronized 关键字来实现同步。

示例：两个线程通过共享变量实现通信

class SharedCounter {
    private int counter = 0;

    public synchronized void increment() {
        counter++;
        System.out.println("Counter:" + counter);
    }
}

public class SharedVariableExample {public static void main(String[] args) {SharedCounter sharedCounter = new SharedCounter();

        Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {sharedCounter.increment();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {sharedCounter.increment();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();}
}

在上述示例中，咱们创立了一个 SharedCounter 类，它有一个共享变量 counter。两个线程通过调用increment() 办法来递增计数器。咱们应用 synchronized 关键字确保了对计数器的同步拜访。

5.4.2 应用 wait()、notify() 和notifyAll()

wait()、notify()和 notifyAll() 是java.lang.Object类的办法，能够用于在线程间实现通信。这些办法必须在同步代码块或同步办法中应用。

• wait(): 使以后线程期待，直到其余线程调用此对象的 notify() 或notifyAll()办法。调用 wait() 时，线程会开释锁，容许其余线程进入同步代码块或同步办法。
• notify(): 唤醒期待此对象锁的单个线程。如果有多个线程在期待，只有一个线程会被唤醒。
• notifyAll(): 唤醒期待此对象锁的所有线程。

示例：应用 wait() 和notify()实现生产者 - 消费者问题

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

class ProducerConsumer {private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    private int maxSize;

    public ProducerConsumer(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;}

    public void produce() throws InterruptedException {
        int value = 0;
        while (true) {synchronized (this) {while (queue.size() == maxSize) {wait();
                }

                System.out.println("Produced:" + value);
                queue.offer(value++);

                notify();
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {while (true) {synchronized (this) {while (queue.isEmpty()) {wait();
                }

                int value = queue.poll();
                System.out.println("Consumed:" + value);

                notify();
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    }
}

public class WaitNotifyExample {public static void main(String[] args) {ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer(5);

        Thread producer = new Thread(() -> {
            try {pc.produce();
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            try {pc.consume();
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();}
}

在上述示例中，咱们实现了一个生产者 - 消费者问题。生产者线程和消费者线程通过共享队列进行通信。咱们应用 wait() 和notify()办法来同步生产者和消费者的执行。

5.4.3 应用 java.util.concurrent 包中的工具类

java.util.concurrent 包提供了许多工具类，能够用于线程间的通信。这些类包含 Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、Exchanger、BlockingQueue 等。这些类提供了高级的同步和通信机制，能够简化多线程编程。

上面是应用 BlockingQueue 实现生产者 - 消费者问题的示例：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

class Producer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<Integer> sharedQueue;

    public Producer(BlockingQueue<Integer> sharedQueue) {this.sharedQueue = sharedQueue;}

    @Override
    public void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {System.out.println("Produced:" + i);
                sharedQueue.put(i);
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

class Consumer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<Integer> sharedQueue;

    public Consumer(BlockingQueue<Integer> sharedQueue) {this.sharedQueue = sharedQueue;}

    @Override
    public void run() {while (true) {
            try {int item = sharedQueue.take();
                System.out.println("Consumed:" + item);
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class BlockingQueueExample {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<Integer> sharedQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

        Thread producer = new Thread(new Producer(sharedQueue));
        Thread consumer = new Thread(new Consumer(sharedQueue));

        producer.start();
        consumer.start();}
}

在这个示例中，咱们应用 BlockingQueue 实现生产者 - 消费者问题。BlockingQueue 是一个线程平安的队列，它提供了阻塞的 put() 和 take() 办法，能够在队列满或空时阻塞生产者或消费者线程。这样，咱们不再须要显式地应用 wait() 和 notify() 办法来同步线程。

小结

在本章节中，咱们探讨了 Java 多线程与并发的“5.4 线程间通信”。咱们理解了如何应用共享变量、wait()、notify()和 notifyAll() 以及 java.util.concurrent 包中的工具类实现线程间通信。

线程间通信是多线程编程中的要害概念，它能够帮忙咱们解决简单的同步和合作问题。把握这些办法对于编写高效的并发程序至关重要。

请务必多加实际，以便更好地把握这些知识点。祝你学习顺利！
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