java多线程间通信图解实例
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- 总结
- 多线程间通信
- 解决多线程通信安全问题
- 等待唤醒机制
- 生产者消费者例子
- 停止线程
- 守护线程
总结
今天主要学习了多线程间的通信问题。
1. 多线程间通信
既多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。
Figure 1
如图，input和output在同时操作同一个资源，但是他们所做的的动作并不同。
2. 解决多线程通信安全问题
当多个线程不同方法操作同一资源时，会出现数据错乱问题，这就涉及到了
多线程间通信的安全问题。
出现安全问题要用同步，加锁，但是这里不能直接将run方法同步，这样会导致其成为单线程。
Figure2
要解决此问题，需要将synchronized定义在run方法内部，只需要将线程操作代码同步即可。示例中（代码省略）有input、output线程，因此需要将其各自内部的操作共同资源的代码同步。（虽然他们(线程操作代码)在两个run方法里面，但是它们在操作同一个资源）。
要用同步解决这类问题，必须满足两个前提：
l 明确是否是多线程；
l 明确是否使用同一个锁。
1、
Output类中的run方法里有操作共同资源的代码，因此要对其进行同步
Figure3
Input类中的run方法里也有操作共同资源的代码，因此也要进行同步。
Figure4
但是，运行后发现仍然出现数据错乱。
此时需要考虑是否使用同一个锁
2、
使用唯一对象。
可以是某唯一的对象，XXX.class（较牵强）
建议使用这里共同操作的唯一资源，——r
Figure5
3、数据私有化（private），只对外提供方法
Figure6
3. 等待唤醒机制
Figure7
操作线程的方法：wait、notify、notifyAll——都在Object类中。
监视器（也就是锁），只有同步才会有锁，所以这些方法都用于同步当中。
因为要对持有监视器（锁）的线程操作。所以要使用在同步中（只有同步才具有锁）。
由于这些方法在操作同步线程时，都必须要标识他们所操作线程持有的锁，只有同一个锁上的被等待线程，才可以被同一个锁上notify唤醒；不可以对不同锁中的线程进行唤醒，所以这些操作线程的方法要定义在Object类中。
也就是说，等待和唤醒必须是同一个锁。
锁可以是任意对象，可以被任意对象调用的方法定义在Object类中（为什么wait、notify、notifyAll都定义在Object类中）。
线程运行时，内存中会建立一个线程池，等待线程都存放在其中，notify唤醒线程池中的线程。notify通常唤醒第一个被等待的线程。
4. 生产者消费者例子
Figure8
if只判断一次；while，每次醒来都判断
While—–
Notifyall—-
为什么要定义while判断标记？
让被唤醒的线程再一次判断标记。
为什么要定义notifyAll()？
为了唤醒对方线程。如果只用notify(),容易出现只唤醒本方线程的情况，导致程序中的所有线程都等待——wait().
Figure9
JDK升级后提供了新的包（packet）：Java.util.concurrent.locks（使用Lock之前一定要导入此包）
提供了多线程升级解决方案。未升级之前，一个锁只对应一个wait、notify。
将同步synchronized替换成实现Lock。
将Object中的wait、notify、notifyAll替换成了condition对象。该对象可以通过Lock锁进行获取。
Public interface Lock—->Lock提供了比使用synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，可以支持多个相关的Condition对象。
condition将Object监视器方法（wait/notify/notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意的Lock实现组合使用，为每个对象提供了多个等待。
Lock替代了synchronized方法和语句的使用。
Condition替代了Object监视器方法的使用
Figure10
privateLock lock = new ReentrantLock();
private Condition con = lock.newCondition();
Reentrant:可重入；函数可以由多于一个线程并发使用，而不必担心数据错误。可重入函数可以在任意时刻被中断，稍后再继续运行，不会丢失数据。
ReentrantLock（重入锁）：是一种递归无阻塞的同步机制。
Figure11
获取锁lock.lock();————void lock()____获取锁，如果锁不可用，出于线程调度目的，将禁用当前线程，并且在获得锁之前，该线程将一直出于休眠状态。
释放锁lock.unlock();————void unlock()____
Figure12
condition.await();等待————void await()
condition.signal();唤醒————void signal()
Void signalAll（）唤醒所有等待线程
释放锁的动作一定要执行（finally中的内容一定会执行）
finally { } 里存放的一般是释放资源动作
Figure13
Figure14
和notifyAll的道理一样，也要使用signalAll()唤醒（且唤醒包含对方）。仅仅是将原来的代码wait、notifyAll替换为了lock、signalAll。
新特性好处：一个锁上可以有多个相关的Condition对象。
升级后，可以定义两个对象。就可以在set()、out()两个方法中调用这两个对象的await、signal方法，来彼此交替唤醒。
Figure15
PrivateCondition condition_pro = lock.newCondition();
Private Conditioncondition_con = lock newCondition();
Public void set(Stringname)throws InterruptedException
{
Lock.lock();
Try{
While(flag)
Condition_pro.await();（生产者等待）
——-;
Flag = true;
Condition_con.signal();（唤醒消费者）
}
Finally{
Lock.unlock();
}
}
Public void out()
{
Lock.lock();
Try{
While(!flag)（先判断是否满足标记）{
Condition_con.await();
——–;
Flag = false;
Condition_pro.signal();
}
}
Finally{
Lock.unlock();
}
}
互相唤醒（只唤醒对方）。
5. 停止线程
Stop方法已经过时。有bug，但是没有在api中删除，因为有老程序员在用。
l 如何停止线程：run方法结束（唯一的方法）run方法结束，线程就结束。
开启多线程运行，运行代码通常是循环结构。控制住循环，就可以让run方法结束，线程也就结束（最终原理）。
l 当线程处于了冻结(中断)状态，就不会读取到标记，线程就不会结束。（中断不是停止）
Public void interrupt()；
Interrupt方法将处于冻结状态的线程强制恢复到运行状态中来，
强制清除冻结状态
Figure 16
当没有指定的方式让冻结的线程恢复到运行状态时，这时需要对冻结进行清除。
强制让线程恢复到运行状态中来，这样就可以操作标记线程结束。
Thread类提供该方法interrupt（）；——sleep、wait、join都能被中断。
6. 守护线程
Public final void setDaemon（boolean on）
将该线程标记为守护线程或用户线程，当正在运行的线程都是守护线程时，jvm退出。（该方法必须在启动线程前调用）
Figure 17
两个线程都是守护线程时：
可以看到java虚拟机退出。
Figure 18
当所有的前台线程都结束后，后台自动结束运行。
