什么是多线程之间通讯
多线程之间通讯，其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。
多线程之间通讯需求:
第一个线程写入(input)用户，另一个线程取读取(out)用户。实现读一个，写一个操作。
画图演示：
代码实现：
- 共享资源源实体类
class Res {
public String userSex;
public String userName;
}
- 输入线程资源
class IntThrad extends Thread {
private Res res;
public IntThrad(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
if (count == 0) {
res.userName = "余胜军";
res.userSex = "男";
} else {
res.userName = "小紅";
res.userSex = "女";
}
count = (count + 1) % 2;
}
}
}
- 输出线程
class OutThread extends Thread {
private Res res;
public OutThread(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println(res.userName + "--" + res.userSex);
}
}
}
- 运行代码
public class ThreadDemo01 {
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
InputThread inputThread = new InputThread(res);
OutThrad outThrad = new OutThrad(res);
inputThread.start();
outThrad.start();
}
}
-
运行结果
注意：数据发生错乱，造成线程安全问题（消费者可能还没读，生产者就已经修改了）
- 解决线程安全问题
1)如果使用volatile，只能保证数据的可见性，不能保证原子性。
2)如果使用synchronized，虽然可以保证原子性，但是消息会被重复生产与消费。
如图所示：
输入线程加上synchronized
class IntThrad extends Thread {
private Res res;
public IntThrad(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
synchronized (res) {
if (count == 0) {
res.userName = "余胜军";
res.userSex = "男";
} else {
res.userName = "小紅";
res.userSex = "女";
}
count = (count + 1) % 2;
}
}
}
}
输出线程加上synchronized
class Res {
public String userName;
public String sex;
}
class InputThread extends Thread {
private Res res;
public InputThread(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
synchronized (res) {
if (count == 0) {
res.userName = "余胜军";
res.sex = "男";
} else {
res.userName = "小红";
res.sex = "女";
}
count = (count + 1) % 2;
}
}
}
}
class OutThrad extends Thread {
private Res res;
public OutThrad(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (res) {
System.out.println(res.userName + "," + res.sex);
}
}
}
}
public class ThreadDemo01 {
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
InputThread inputThread = new InputThread(res);
OutThrad outThrad = new OutThrad(res);
inputThread.start();
outThrad.start();
}
}
解决方法：
要同时满足以下三点
1)生产线程生产一个，消费线程立马消费
2)当生产者没用任何生产，消费者不能进行读
3)当消费者没有消费完，生产者不能再继续生产
wait()、notify、notifyAll()方法
wait()、notify()、notifyAll()是三个定义在Object类里的方法，可以用来控制线程的状态。
这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法，随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。
如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。
如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。
如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。
注意:一定要在线程同步中使用,并且是同一个锁的资源。
class Res {
public String userSex;
public String userName;
//线程通讯标识
public boolean flag = false;
}
class IntThrad extends Thread {
private Res res;
public IntThrad(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
synchronized (res) {
if (res.flag) {
try {
// 当前线程变为等待，但是可以释放锁
res.wait();
} catch (Exception e) {
}
}
if (count == 0) {
res.userName = "余胜军";
res.userSex = "男";
} else {
res.userName = "小紅";
res.userSex = "女";
}
count = (count + 1) % 2;
res.flag = true;
// 唤醒当前线程
res.notify();
}
}
}
}
class OutThread extends Thread {
private Res res;
public OutThread(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (res) {
if (!res.flag) {
try {
res.wait();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
System.out.println(res.userName + "--" + res.userSex);
res.flag = false;
res.notify();
}
}
}
}
public class ThreaCommun {
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
IntThrad intThrad = new IntThrad(res);
OutThread outThread = new OutThread(res);
intThrad.start();
outThread.start();
}
}
wait与sleep区别
1）对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。
2）sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。
而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备获取对象锁进入运行状态。
JDK1.5-Lock
在 jdk1.5 之后，并发包中新增了 Lock 接口(以及相关实现类)用来实现锁功能，Lock 接口提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，但需要在使用时手动获取锁和释放锁。
- Lock写法
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
//可能会出现线程安全的操作
}finally{
//一定在finally中释放锁
//也不能把获取锁在try中进行，因为有可能在获取锁的时候抛出异常
lock.unlock();
}
Lock 接口与 synchronized 关键字的区别
Lock 接口可以尝试非阻塞地获取锁 当前线程尝试获取锁。如果这一时刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁。
Lock 接口能被中断地获取锁 与 synchronized 不同，获取到锁的线程能够响应中断，当获取到的锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放。
Lock 接口在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了依旧无法获取锁，则返回。
Condition用法
Condition的功能类似于在传统的线程技术中的,Object.wait()和Object.notify()的功能。
- 用法
Condition condition = lock.newCondition();
condition.await(); //类似wait
condition. signal()； //类似notify
- 代码
class Res {
public String userName;
public String sex;
public boolean flag = false;
Lock lock = new ReentrantLock();
}
class InputThread extends Thread {
private Res res;
Condition newCondition;
public InputThread(Res res, Condition newCondition) {
this.res = res;
this.newCondition=newCondition;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
// synchronized (res) {
try {
res.lock.lock();
if (res.flag) {
try {
// res.wait();
newCondition.await();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
if (count == 0) {
res.userName = "余胜军";
res.sex = "男";
} else {
res.userName = "小红";
res.sex = "女";
}
count = (count + 1) % 2;
res.flag = true;
// res.notify();
newCondition.signal();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}finally {
res.lock.unlock();
}
}
// }
}
}
class OutThrad extends Thread {
private Res res;
private Condition newCondition;
public OutThrad(Res res,Condition newCondition) {
this.res = res;
this.newCondition=newCondition;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
// synchronized (res) {
try {
res.lock.lock();
if (!res.flag) {
try {
// res.wait();
newCondition.await();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
System.out.println(res.userName + "," + res.sex);
res.flag = false;
// res.notify();
newCondition.signal();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}finally {
res.lock.unlock();
}
// }
}
}
}
public class ThreadDemo01 {
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
Condition newCondition = res.lock.newCondition();
InputThread inputThread = new InputThread(res,newCondition);
OutThrad outThrad = new OutThrad(res,newCondition);
inputThread.start();
outThrad.start();
}
}
如何停止线程？
停止线程思路
- 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。
- 使用stop方法强行终止线程（这个方法不推荐使用，因为stop和suspend、resume一样，也可能发生不可预料的结果）。
- 使用interrupt方法中断线程。
什么是ThreadLocal
ThreadLocal提供一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal的接口方法
void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
public Object get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 1.5新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。案例:创建三个线程，每个线程生成自己独立序列号。
代码:
class Res {
// 生成序列号共享变量
public static Integer count = 0;
public static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
protected Integer initialValue() {
return 0;
};
};
public Integer getNum() {
int count = threadLocal.get() + 1;
threadLocal.set(count);
return count;
}
}
public class ThreadLocaDemo2 extends Thread {
private Res res;
public ThreadLocaDemo2(Res res) {
this.res = res;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + "i---" + i + "--num:" + res.getNum());
}
}
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo1 = new ThreadLocaDemo2(res);
ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo2 = new ThreadLocaDemo2(res);
ThreadLocaDemo2 threadLocaDemo3 = new ThreadLocaDemo2(res);
threadLocaDemo1.start();
threadLocaDemo2.start();
threadLocaDemo3.start();
}
}
ThreadLocal实现原理
ThreadLocal通过map集合,
map.put(“当前线程”,值)；
map.get(“当前线程”)；
练习题
设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程对j每次减少1。
public class MultiThread {
private int j;
public static void main(String[] args) {
MultiThread mt = new MultiThread();
Inc inc = mt.new Inc();
Dec dec = mt.new Dec();
// 4个线程（0、1、2、3）
for (int i = 0; i < 2; i++) {
Thread t = new Thread(inc);
t.start();
t = new Thread(dec);
t.start();
}
// System.exit(0);// 如果报错加上此句
}
// 对j增加1的方法
private synchronized void inc() {
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-inc:" + j);
}
// 对j减少1的方法
private synchronized void dec() {
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-dec:" + j);
}
// 内部类实现线程
class Inc implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
inc();
}
}
}
class Dec implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
dec();
}
}
}
}
