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一、概念簡介

1、線程通信

在操作系統(tǒng)中，線程是個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，但是在線程執(zhí)行過程中，如果處理同一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯，可能會(huì)產(chǎn)生資源爭搶，導(dǎo)致并發(fā)問題，通常使用互斥鎖來控制該邏輯。但是在還有這樣一類場景，任務(wù)執(zhí)行是有順序控制的，例如常見的報(bào)表數(shù)據(jù)生成：

• 啟動(dòng)數(shù)據(jù)分析任務(wù)，生成報(bào)表數(shù)據(jù)；
• 報(bào)表數(shù)據(jù)存入指定位置數(shù)據(jù)容器；
• 通知數(shù)據(jù)搬運(yùn)任務(wù)，把數(shù)據(jù)寫入報(bào)表庫；

該場景在相對復(fù)雜的系統(tǒng)中非常常見，如果基于多線程來描述該過程，則需要線程之間通信協(xié)作，才能有條不紊的處理該場景業(yè)務(wù)。

2、等待通知機(jī)制

如上的業(yè)務(wù)場景，如果線程A生成數(shù)據(jù)過程中，線程B一直在訪問數(shù)據(jù)容器，判斷該過程的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)生成，則會(huì)造成資源浪費(fèi)。正常的流程應(yīng)該如圖，線程A和線程B同時(shí)啟動(dòng)，線程A開始處理數(shù)據(jù)生成任務(wù)，線程B嘗試獲取容器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)還沒過來，線程B則進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)線程A的任務(wù)處理完成，則通知線程B去容器中獲取數(shù)據(jù)，這樣基于線程等待和通知的機(jī)制來協(xié)作完成任務(wù)。

3、基礎(chǔ)方法

等待/通知機(jī)制的相關(guān)方法是Java中Object層級的基礎(chǔ)方法，任何對象都有該方法：

• notify：隨機(jī)通知一個(gè)在該對象上等待的線程，使其結(jié)束wait狀態(tài)返回；
• notifyAll：喚醒在該對象上所有等待的線程，進(jìn)入對象鎖爭搶隊(duì)列中；
• wait：線程進(jìn)入waiting等待狀態(tài)，不會(huì)爭搶鎖對象，也可以設(shè)置等待時(shí)間；

線程的等待通知機(jī)制，就是基于這幾個(gè)基礎(chǔ)方法。

二、等待通知原理

1、基本原理

等待/通知機(jī)制，該模式下指線程A在不滿足任務(wù)執(zhí)行的情況下調(diào)用對象wait()方法進(jìn)入等待狀態(tài)，線程B修改了線程A的執(zhí)行條件，并調(diào)用對象notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從wait狀態(tài)返回，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)操作。兩個(gè)線程通過基于對象提供的wait()/notify()/notifyAll()等方法完成等待和通知間交互，提高程序的可伸縮性。

2、實(shí)現(xiàn)案例

通過線程通信解決上述數(shù)據(jù)生成和存儲(chǔ)任務(wù)的解耦流程。

public class NotifyThread01 {static Object lock = new Object() ;static volatile List<String> dataList = new ArrayList<>();public static void main(String[] args) throws Exception {Thread saveThread = new Thread(new SaveData(),"SaveData");saveThread.start();TimeUnit.SECONDS.sleep(3);Thread dataThread = new Thread(new AnalyData(),"AnalyData");dataThread.start();}// 等待數(shù)據(jù)生成，保存static class SaveData implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (lock){while (dataList.size()==0){try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"等待...");lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("SaveData .."+ dataList.get(0)+dataList.get(1));}}}// 生成數(shù)據(jù)，通知保存static class AnalyData implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (lock){dataList.add("hello,");dataList.add("java");lock.notify();System.out.println("AnalyData End...");}}} }

注意：除了dataList滿足寫條件，還要在AnalyData線程執(zhí)行通知操作。

三、管道流通信

1、管道流簡介

基本概念

管道流主要用于在不同線程間直接傳送數(shù)據(jù)，一個(gè)線程發(fā)送數(shù)據(jù)到輸出管道，另一個(gè)線程從輸入管道中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同線程間的通信。

實(shí)現(xiàn)分類

管道字節(jié)流：PipedInputStream和PipedOutputStream；

管道字符流：PipedWriter和PipedReader；

新IO管道流：Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel；

2、使用案例

public class NotifyThread02 {public static void main(String[] args) throws Exception {PipedInputStream pis = new PipedInputStream();PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();// 鏈接輸入流和輸出流pos.connect(pis);// 寫數(shù)據(jù)線程new Thread(new Runnable() {public void run() {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));// 將從鍵盤讀取的數(shù)據(jù)寫入管道流PrintStream ps = new PrintStream(pos);while (true) {try {System.out.print(Thread.currentThread().getName());ps.println(br.readLine());Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}, "輸入數(shù)據(jù)線程：").start();// 讀數(shù)據(jù)線程new Thread(new Runnable() {public void run() {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(pis));while (true) {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + br.readLine());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}, "輸出數(shù)據(jù)線程：").start();} }

寫線程向管道流寫入數(shù)據(jù)，讀線程讀取數(shù)據(jù)，完成基本通信流程。

四、生產(chǎn)消費(fèi)模式

1、業(yè)務(wù)場景

基于線程等待通知機(jī)制：實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)一件商品，通知商店賣出一件商品的業(yè)務(wù)流程。

2、代碼實(shí)現(xiàn)

public class NotifyThread03 {public static void main(String[] args) {Product product = new Product();ProductFactory productFactory = new ProductFactory(product);ProductShop productShop = new ProductShop(product);productFactory.start();productShop.start();} } // 產(chǎn)品 class Product {public String name ;public double price ;// 產(chǎn)品是否生產(chǎn)完畢,默認(rèn)沒有boolean flag ; } // 產(chǎn)品工廠：生產(chǎn) class ProductFactory extends Thread {Product product ;public ProductFactory (Product product){this.product = product;}@Overridepublic void run() {int i = 0 ;while (i < 20) {synchronized (product) {if (!product.flag){if (i%2 == 0){product.name = "鼠標(biāo)";product.price = 79.99;} else {product.name = "鍵盤";product.price = 89.99;}System.out.println("產(chǎn)品："+product.name+"【價(jià)格："+product.price+"】出廠...");product.flag = true ;i++;// 通知消費(fèi)者product.notifyAll();} else {try {// 進(jìn)入等待狀態(tài)product.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}} } // 產(chǎn)品商店：銷售 class ProductShop extends Thread {Product product ;public ProductShop (Product product){this.product = product ;}@Overridepublic void run() {while (true) {synchronized (product) {if (product.flag == true ){System.out.println("產(chǎn)品:"+product.name+"【價(jià)格"+(product.price*2)+"】賣出...");product.flag = false ;product.notifyAll(); //喚醒生產(chǎn)者} else {try {product.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}} }

流程描述：ProductFactory生成一件商品，通知商店售賣，通過flag標(biāo)識判斷控制是否進(jìn)入等待狀態(tài)，商店賣出商品后，再次通知工廠生產(chǎn)商品。

五、源代碼地址

GitHub·地址 https://github.com/cicadasmile/java-base-parent GitEE·地址 https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

序號文章標(biāo)題

01	Java并發(fā)：線程的創(chuàng)建方式，狀態(tài)周期管理
02	Java并發(fā)：線程核心機(jī)制，基礎(chǔ)概念擴(kuò)展
03	Java并發(fā)：多線程并發(fā)訪問，同步控制

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程(04)：线程间通信，等待/通知机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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