线程之间通信

线程之间的通信？

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

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

方法名	说明
public final void wait()	在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待
public final void notify()	唤醒在此对象监视器上等待的单个线程
public final void notifyAll()	唤醒在此对象监视器上等待的所有线程

• 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。

注意事项

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

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。

代码演示

public class Baozi {
    private String pier;
    private String xianer;
    boolean flag = false;

    public Baozi() {
    }

    public Baozi(String pier, String xianer, boolean flag) {
        this.pier = pier;
        this.xianer = xianer;
        this.flag = flag;
    }

    public String getPier() {
        return pier;
    }

    public void setPier(String pier) {
        this.pier = pier;
    }

    public String getXianer() {
        return xianer;
    }

    public void setXianer(String xianer) {
        this.xianer = xianer;
    }

    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Baozi{" +
                "pier='" + pier + '\'' +
                ", xianer='" + xianer + '\'' +
                ", flag=" + flag +
                '}';
    }
}

public class Boss extends Thread{
    int count = 0;
    private Baozi baozi;

    public Boss(String name, Baozi baozi) {
        super(name);
        this.baozi = baozi;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized (baozi){
                if (baozi.flag == true){
                    try {
                        baozi.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("包子铺开始做包子");
                if (count%2 == 0){
                    baozi.setPier("薄皮");
                    baozi.setXianer("猪肉大葱");
                }else {
                    baozi.setPier("厚皮");
                    baozi.setXianer("虾仁");
                }
                count++;
                baozi.flag = true;
                System.out.println("包子造好了："+baozi.getPier()+baozi.getXianer());
                System.out.println("吃货来吃吧");

                baozi.notify();
            }
        }
    }
}

public class Customer extends Thread{
    private Baozi baozi;

    public Customer(String name, Baozi baozi) {
        super(name);
        this.baozi = baozi;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized (baozi){
                if (baozi.flag == false){
                    try {
                        baozi.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃货正在吃"+baozi.getPier()+baozi.getXianer()+"包子");
                baozi.flag = false;
                baozi.notify();
            }
        }
    }
}

public class BaoZiTest {
    public static void main(String[] args) {
        Baozi baozi = new Baozi();
        Customer c = new Customer("吃货", baozi);
        Boss b = new Boss("包子铺", baozi);
        c.start();
        b.start();
    }
}

线程池

我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？

概念

概念:其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

好处

合理利用线程池能够带来三个好处

1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

3. 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

方法

Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

Executors类中有个创建线程池的方法如下：

方法名	描述
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)	返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)

使用步骤

1. 创建线程池对象。
2. 创建Runnable接口子类对象。(task)
3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)
4. 关闭线程池(一般不做)。

代码演示

public class MyRunnable implements Runnable {
    public MyRunnable() {
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("我要一个女朋友");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("女朋友来了："+Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("女朋友来了，玩了一下，又走了");
    }
}

public class ThreadPollTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        executorService.submit(myRunnable);
        executorService.submit(myRunnable);
        executorService.submit(myRunnable);
    }
}

voliate关键字

volatile保证线程间变量的可见性，简单地说就是当线程A对变量X进行了修改后，在线程A后面执行的其他线程能看到变量X的变动，更详细地说是要符合以下两个规则：

线程对变量进行修改之后，要立刻回写到主内存。

线程对变量读取的时候，要从主内存中读，而不是缓存

各线程的工作内存间彼此独立、互不可见，在线程启动的时候，虚拟机为每个内存分配一块工作内存，不仅包含了线程内部定义的局部变量，也包含了线程所需要使用的共享变量(非线程内构造的对象)的副本，即为了提高执行效率。

volatile是不错的机制，但是volatile不能保证原子性。

/**
 * volatile用于保证数据的同步，也就是可见性
 */
public class VolatileTest {
	private volatile static int num = 0;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		new Thread(
            new Runnable(){
                public void run(){
                    while(num==0) { //此处不要编写代码

                    }
                }
            }
		) .start();
		
		Thread.sleep(1000);
		num = 1;
	}
}

单例设计模式

特点

1、单例类只能有一个实例。也就是只有一个对象

2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。 写单例构造方法是要私有的

3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。 在该方法中，提供一个方法，用于获取该对象

前提条件

• 私有构造方法

• 在本类的成员位置,创建出自己类对象

• 提供公共方法,返回创建的对象 ，该方法必须是静态的

代码演示

public class Single {
    /**
     * 饿汉模式
     */
    private Single(){}
    private static final Single s = new Single();

    public static Single getInstance() {
        return s;
    }
}

public class Single {
    /**
     * 单例模式懒汉式是一种对象延迟加载，在多线程情况下会有安全隐患,
     * 要想解决此问题,我们需要加同步代码块,进行解决
     */
    private Single(){}
    private static Single s = null;
    public static  Single getInstance(){
        if (s == null){
            synchronized (Single.class) {
                if (s == null) {
                    s = new Single();
                }
            }
        }
        return s;
    }
    /**
     * 双层if判断的原因
     *
     * - 方法中加入同步锁，保证线程安全
     * - 第二个线程调用方法getInstance()的时候，变量s，已经不是null，被前面的线程new过
     * - 当已经有对象了，第二个线程没有必要再进入同步了，直接return返回对象即可
     */
}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

标签：String,模式,baozi,flag,线程,饿汉,设计模式,public,wait
来源： https://blog.csdn.net/qq_41934990/article/details/117263836