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JUC高级多线程_02:线程间的通信
阅读量:714 次
发布时间:2019-03-21

本文共 2967 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

多线程通信与设计模式

线程通信概述

多线程程序的成功运行离不开良好的通信机制。典型的生产者-消费者模式展示了线程间如何通过共享资源进行数据交换。生产者生成数据,消费者消耗数据,整个系统需确保数据的生产和消费同步进行。

消息队列模式

在实际应用中,生产者和消费者的数据交换可以通过消息队列来实现:

  • 生产者:检查消息队列是否有数据(isEmpty())?如果无数据,生成新数据并将其放入队列。
  • 消费者:从队列中取出数据(take())?处理后,通知生产者继续产生新的数据。
  • Java多线程模板一

    基于生产者-消费者的逻辑,可以得到线程模板:

  • 判断:检查是否有产品可用。
  • 操作:如果无产品,生产(制造新产品);如果有产品,消费(处理当前产品)。
  • 通知:完成操作后,通知对方系统当前操作已完成。
  • 此模式的实现需注意:

    • Java 线程 awaits 判断条件,直接用 if 可能引发虚假唤醒。

    Java多线程模板二

    改进代码后,我们回顾线程条件判断的最优做法:

    • 虚假唤醒(spurious wake-up)可能发生,必须使用 while 循环而非 if
    • 处理多个线程之前,确保共享资源的完整性。即使初始增加线程数,需通过具体逻辑控制其操作。

    Java多线程模板三

    代码示例对比:不正确版本

    class NUM {    private int number = 0;    public synchronized void increment() {        if (number != 0) {            wait();        }        number++;        ...    }    // 其他方法类似}

    改进版本

    class NUM {    private int number = 0;    public synchronized void increment() {        while (number != 0) {            wait();        }        number++;        ...    }    // 其他方法类似}

    此处的关键点是将 if 判断改为 while 循环,避免物理条件判断时的错误操作。

    Java多线程模板四

    使用 LockCondition 对象:

    class NUM {    private int number = 0;    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition condition = lock.newCondition();    public void increment() {        lock.lock();        try {            while (number != 0) {                condition.await();            }            number++;            System.out.println(...);            condition.signalAll();        } catch (Exception e) { ... } finally { lock.unlock(); }    }}

    此模式的优点:

    • 提供更高的控制力和更精准的唤醒机制,避免其他线程强行中断等情况的干扰。

    线程间定制化通信

    题目要求:

    • 允许四个线程按顺序执行:A print 1,B print 2,C print 3,D print 4,共10轮。
    • 严格按照 A→B→C→D 的顺序执行。

    实现方法:

  • 使用 LockCondition 对象。
  • 每个 thread 有自己的 condition 对象。
  • state 表示当前的打印顺序:
    • A: 0
    • B: 1
    • C: 2
    • D: 3
  • 示例代码:

    class ShareResource {    private int state = 0;    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition conditionA = lock.newCondition();    private Condition conditionB = lock.newCondition();    private Condition conditionC = lock.newCondition();    private Condition conditionD = lock.newCondition();    public void printA() {        print(0, conditionA, conditionB);    }    public void printB() {        print(1, conditionB, conditionC);    }    public void printC() {        print(2, conditionC, conditionD);    }    public void printD() {        print(3, conditionD, conditionA);    }    private void print(int currentState, Condition currentCondition, Condition nextCondition) {        for (int i = 0; i < 10; ) {            lock.lock();            try {                while (state % 4 != currentState) {                    currentCondition.await();                }                for (int j = 0; j < (state % 4 + 1); j++) {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " print " + (j + 1));                }                state++;                i++;                nextCondition.signal();            } catch (InterruptedException e) { ... } finally { lock.unlock(); }        }    }}

    上述实现:

    • 适合多线程按顺序执行,确保每个 thread 的操作严格遵循指定顺序。
    • 使用 Lock 提供更高级别的线程安全控制。

    转载地址:http://yklez.baihongyu.com/

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