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線程通信的方式
要想實現多個線程之間的協同,如:線程執行先後順序、獲取某個線程執行的結果等等。涉及到線程之間相互通信,分爲下面四類：
- 文件共享
- 網絡共享
- 共享變量
- jdk提供的線程協調API:
細分爲：suspend/resume、wait/notify、park/unpark
文件共享
文件共享的意思就是一個線程把數據寫入一個文件（例如a.txt）中,而另外一個線程從這個文件中讀取數據的過程,例如下圖:
網絡共享
下次講網絡編程的時候會詳解。
變量共享
就是一個線程把數據寫入內存,而另一個線程去讀取該數據的過程。
線程協作-JDK API
這組API可以使用一個非常經典的使用場景：生產者 - 消費者模型來展現:
即線程1去買包子,沒有包子,則不再執行。線程-2生產出包子,通知線程1繼續執行（也可以用購買火車票來模擬）:
被棄用的suspend和resume
調用suspend掛起目標線程,通過resume可以恢復線程執行。下面用suspend和resume來演示一下買包子的過程:
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//啓動線程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) {
System.out.println("1、還沒有包子，進入等待");
Thread.currentThread().suspend();
}
System.out.println("2、買到包子,回家");
baozidian=null;
});
consumerThread.start();
//停止3秒,模擬做包子的過程
Thread.sleep(3000L);
baozidian=new Object();
//喚醒線程
consumerThread.resume();
System.out.println("3、通知消費者");
}
看上去也沒什麼問題,但是爲什麼啓用呢?因爲很容易出現死鎖的情況?再來看一段代碼。
//啓動線程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) {
System.out.println("1、還沒有包子，進入等待");
synchronized(this) {
Thread.currentThread().suspend();
}
}
System.out.println("2、買到包子,回家");
baozidian=null;
});
consumerThread.start();
//停止3秒,模擬做包子的過程
Thread.sleep(3000L);
baozidian=new Object();
//喚醒線程
synchronized (this) {
consumerThread.resume();
}
System.out.println("3、通知消費者");
注意:此處不是在main方法中執行,因爲靜態方法無法使用this作爲鎖,一般都是用反射類來做鎖。而兩個this都是同一個實例,因爲lambada表達式中並不會將其視爲匿名內部類中的方法,而是該類的方法
死鎖成因
從上面的代碼可以明顯的看到兩個鎖對象是同一個,但是當線程suspend之前已經取得了鎖對象,而在resume之前還沒釋放該對象,所以想要釋放this鎖對象就必須執行完suspend的代碼塊,但是想要執行完該代碼塊必須resume,可是想要resume就必須釋放this鎖,三者是一個連環,但是一個都執行不了,造成了死鎖。
wait/notify機制
這兩個方法只能由同一對象鎖的持有者線程調用,也就是說寫在同步代碼塊裏,否則的話就拋出IllegalMonitorStateException異常。
wait方法導致當前線程等待,加入該對象的等待集合中,並且放棄當前持有的對象鎖。notify/notifyAll方法喚醒一個或所有正在等待這個對象鎖的線程。
注意：wait雖然會自動解鎖,但是對順序有要求,如果在notify被調用後纔開始wait的話,線程將永遠處於WAITING狀態。
詳細代碼
public void waitNotifyTest() throws InterruptedException {
Thread comsumerThread = new Thread(() -> {
if(baozidian==null){
System.out.println("1、沒有包子,開始等待");
synchronized (this) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("2、包子已經做好,買走");
}
}
});
comsumerThread.start();
//三秒後生產出一個包子
Thread.sleep(3000l);
synchronized (this) {
this.notify();
}
System.out.println("3、通知消費者");
}
上述代碼就是wait和notify的使用了,注意鎖是什麼就是什麼。這樣做可以避免線程同步帶來的死鎖問題了,但是還是有可能會出現線程被永久掛起的情況,如:
public void waitNotifyDeadLockTest() throws Exception {
// 啓動線程
new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果沒包子，則進入等待
try {
Thread.sleep(5000L);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
synchronized (this) {
try {
System.out.println("1、進入等待");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println("2、買到包子，回家");
}).start();
// 3秒之後，生產一個包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
synchronized (this) {
this.notifyAll();
System.out.println("3、通知消費者");
}
}
這段代碼很明顯就是會導致notifyAll之後才wait,就永久掛起了。
park/unpark機制
線程如果調用park則表示等待“許可”,unpark方法爲指定線程提供“許可(permit)”。
不要求park和unpark方法的調用順序。
代碼示例
public void parkUnparkTest() throws Exception {
// 啓動線程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
while (baozidian == null) { // 如果沒包子，則進入等待
System.out.println("1、進入等待");
LockSupport.park();
}
System.out.println("2、買到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之後，生產一個包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
LockSupport.unpark(consumerThread);
System.out.println("3、通知消費者");
}
死鎖演示
public void parkUnparkDeadLockTest() throws Exception {
// 啓動線程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果沒包子，則進入等待
System.out.println("1、進入等待");
// 當前線程拿到鎖，然後掛起
synchronized (this) {
LockSupport.park();
}
}
System.out.println("2、買到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之後，生產一個包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
// 爭取到鎖以後，再恢復consumerThread
synchronized (this) {
LockSupport.unpark(consumerThread);
}
System.out.println("3、通知消費者");
}
僞喚醒
其實我們之前代碼中用if語句來做判斷是否進入等待狀態是有問題的,這是一種錯誤的寫法。官方建議應該在循環中檢查等待條件,因爲處於等待狀態的線程可能會被僞喚醒,如果不在循環中檢查等待條件,程序就會在沒有滿足結束條件的情況下退出。
僞喚醒是指線程並非因爲notify、notifyall、unpark等api調用而喚醒,是更底層的原因。
總結
每一種API都有導致線程的使用中出現問題,需要足夠了解才能避免出現死鎖和永久掛起現象。