1-1.5.线程通信

通讯的方式

要想实现多线程之间的协调,如:线程执行先后顺序,获取某线程执行的结果等待。涉及到线程之间互相通信。分为四类:

​ 1.文件共享

​ 2.网络共享

​ 3.共享变量

​ 4.jdk提供的线程协调API:suspend/reume(弃用), wait/notify, park/unpark

文件共享

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变量共享

图片10.png

线程协作 -JDK API

JDK中对应需要多线程协作完成某一任务的场景,提高了对应API支持。

多线程协作的典型场景: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生产包子,通知线程1继续执行。


图片11.png

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,容易写出死锁的代码。所有用wait/notify和park和unpark机制对他镜像代替。

suspend和resume死锁示例

第一种:同步代码块中使用: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

/** 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");
    }

第二种:执行顺序问题(suspend比resume后执行):线程内执行慢,线程外的esume先执行了,suspend永久挂起。

/** 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,也就是写在同步代码块里面,否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。

wait方法导致当前线程等待,加入该对象等待集合中,并且放弃当前持有者的对象锁。

notify/notifyAll方法幻想一个或者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方法调用,线程会永久处于waiting状态。

wait/notify代码示例

1.正常输出:在进入线程之后,马上执行wait,之后释放锁,能拿到锁。

/** 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");
        }
    }

2.锁死,一直等待。在执行线程时没有马上wait,而是先休眠了5秒,此时下面的notify已执行完,notify比wait要先执行,锁死。

/** 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。同时它们是不释放锁的

​ 多次调用unpark之后,再调用park,线程会直接运行。但是不会叠加,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。

1.正常,不要求park和unpark方法的调用顺序。

 /** 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
                try {
                    Thread.sleep(5000L);  //后执行park可以,它不要求调用顺序
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                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");
    }
}

2.不正常,同步代码块的使用,不进行释放锁,导致锁死。

/** 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!上面代码中的if语句来判断,释放进入等待状态是错误的。将上面所有的if (baozidian == null)改为while(baozidian == null)

官方建议应该在循环中简称等待条件,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,如果不在循环中简称等待条件,程序就会在没有满足解锁条件的情况下退出。

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。

//wait
synhronized(obj){
  while(<条件判断>)
        obj.wait();
         ....//执行后续操作
   }

//park
 while(<条件判断>)
      LockSupport.aprk()
   ....//执行后续操作
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