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等待与唤醒机制(线程之间的通信)

时间:2019-05-27 11:48:19      阅读:23      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:并发   释放   生产者   代码块   sys   线程之间的通信   except   时间   数据   

线程间通信

概念: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。

等待唤醒中的方法

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 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
  • 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。
注意:
  • 哪怕只通知了一个等待的线程,被通知线程也不能立即恢复执行,因为它当初中断的地方是在同步块内,而此刻它已经不持有锁,所以她需要再次尝试去获取锁(很可能面临其它线程的竞争),成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下:
  • 如果能获取锁,线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态;否则,从 wait set 出来,又进入 entry set,线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态
调用wait和notify方法需要注意的细节
  • wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为:对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
  • wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为:锁对象可以是任意对象,而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
  • wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为:必须要通过锁对象调用这2个方法。

生产者与消费者问题

等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源:
包子铺线程生产包子,吃货线程消费包子。当包子没有时(包子状态为false),吃货线程等待,包子铺线程生产包子(即包子状态为true),并通知吃货线程(解除吃货的等待状态),因为已经有包子了,那么包子铺线程进入等待状态。接下来,吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁,那么就执行吃包子动作,包子吃完(包子状态为false),并通知包子铺线程(解除包子铺的等待状态),吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
注意:
包子铺和包子线程是-->通信互斥的。必须使用同步技术保证只有一个线程在执行
锁对象是唯一的。可以使用包子对象作为锁对象
包子铺类和吃包子的类需要把包子对象作为参数传递进来
  1. 需要在成员变量位置创建一个包子变量
  2. 使用带参数构造为包子赋值
包子资源类:
package demo01;

public class baoZi {
        String pi ;
        String xian ;
        boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
    }
包子铺线程类:
package demo01;

public class BaoZiPu extends Thread {
    //需要在成员变量位置创建一个包子变量
    private baoZi bz;
    //使用带参数构造,为变量赋值

    public BaoZiPu(String name, baoZi bz) {
        super(name);
        this.bz = bz;
    }
    //设置线程任务,生产包子

    @Override
    public void run() {
        int count = 0;

        while (true) {
            //同步
            synchronized (bz) {
                if (bz.flag == true) {//包子资源 存在
                    try {
                        //线程进入等待时间
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                // 没有包子 造包子
                System.out.println("包子铺开始做包子");
                if (count % 2 == 0) {
                    // 冰皮 五仁
                    bz.pi = "冰皮";
                    bz.xian = "五仁";
                } else {
                    // 薄皮 牛肉大葱
                    bz.pi = "薄皮";
                    bz.xian = "牛肉大葱";
                }
                count++;

                try {
                    //5秒时间生产包子
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //生产好了修改状态
                bz.flag = true;
                System.out.println("包子造好了:" + bz.pi + bz.xian);
                System.out.println("吃货来吃吧");
                //唤醒等待线程 (吃货)
                bz.notify();
            }
        }

    }
}
吃货线程类:
package demo01;

public class Eat extends Thread {
    private baoZi bz;

    public Eat(String name, baoZi bz) {
        super(name);

        this.bz = bz;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (bz) {
                if (bz.flag == true) {
                    System.out.println("我在吃包子");
                    //3秒吃完
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("我吃完了");
                    //吃完了 修改包子状态
                    bz.flag = false;
                    //吃完了,唤醒做包子的线程
                    bz.notify();
                    System.out.println("快去做包子");
                }
            }
        }
    }
}

测试类

package demo01;

public class Eat extends Thread {
    private baoZi bz;

    public Eat(String name, baoZi bz) {
        super(name);

        this.bz = bz;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (bz) {
                if (bz.flag == true) {
                    System.out.println("我在吃包子");
                    //3秒吃完
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("我吃完了");
                    //吃完了 修改包子状态
                    bz.flag = false;
                    //吃完了,唤醒做包子的线程
                    bz.notify();
                    System.out.println("快去做包子");
                }
            }
        }
    }
}

执行结果

包子铺开始做包子
包子造好了:冰皮五仁
吃货来吃吧
我在吃包子
我吃完了
快去做包子
包子铺开始做包子

 

 

等待与唤醒机制(线程之间的通信)

标签:并发   释放   生产者   代码块   sys   线程之间的通信   except   时间   数据   

原文地址:https://www.cnblogs.com/wurengen/p/10929821.html

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