Java多线程编程的默契对话：线程通信的艺术

原创

杨不易呀

发布于 2023-09-27 21:51:58

1730

发布于 2023-09-27 21:51:58

前言

多线程的线程通信在Java中是通过共享对象或变量实现的，允许不同线程之间交换信息和协调工作。常见的通信方式包括使用wait()、notify()和notifyAll()方法，这些方法允许线程等待某个条件的满足并在条件满足时通知其他线程。此外，Java还提供了一些同步工具类如Semaphore和CountDownLatch来实现更复杂的线程协作。线程通信是多线程编程中关键的概念，用于确保线程安全和有效的协作。

线程通信

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。

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。

线程通信方法

方法	说明
public final void wait()	释放锁，进入等待队列
public final void wait(long timeout)	在超过指定的时间前，释放锁，进入等待队列
public final void notify()	随机唤醒、通知一个线程
public final void notifyAll()	唤醒、通知所有线程

注意：所有的等待、通知方法必须在对加锁的同步代码块中。

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 wait set(锁池) 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wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中 wait(long m):wait方法如果在指定的毫秒之后，还没有被notify唤醒，就会自动醒来 sleep(long m):不会释放锁
notify：则选取所通知对象的 wait set 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 wait set 上的全部线程。

示例：

/*

等待唤醒案例：
1，创建一个顾客线程（消费者）：告知老板要的包子种类和数量，调用wait方法，放弃cpu的执行，进入等待状态
2，创建一个老板线程（生产者）：花了5秒做包子，做好包子之后，调用notify方法，通知顾客吃包子，

注意：
    顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来，保证等待和唤醒只能有一个在执行
    同步使用的锁对象必须是唯一的，
    只有锁对象才能调用wait方法和notify方法


 */
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建锁对象，保证唯一
        Object obj =new Object();

        //创建顾客线程
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
               while(true){
                   //保证等待和唤醒只能有一个在执行
                   synchronized (obj){
                       System.out.println("告知老板要的包子种类和数量");
                       //进入等待
                       try {
                           obj.wait();
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }

                       //唤醒之后执行的代码
                       System.out.println("拿到包子，开始吃。。。");
                       System.out.println("---------------------");


                   }
               }
            }
        }.start();

        //创建老板线程
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {

               while(true){
                   //花5秒钟做包子，
                   try {
                       Thread.sleep(5000);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
                   //保证等待和唤醒只能有一个在执行
                   synchronized (obj){
                       System.out.println("包子做好了。。。。");
                       //做好包子之后，调用notify方法，通知顾客吃包子，
                       obj.notify();
                   }
               }
            }
        }.start();

    }
}