线程同步
1、什么是线程同步
概念上的东西在这里就不过多介绍了,线程同步,也叫做线程间通信,就是多个线程共同协作完成一件事情。
为了完成一件事情,可能需要分很多的部分或步骤,每个部分由一个或一类线程来负责,而各个部分的处理又有先后顺序,这就对相互协作的线程有了一定的约束,也就是进程同步。
2、Java中如何实现线程同步
在Java中,线程的同步涉及到synchronized和三个方法wait()、notify()和notifyAll()。
synchronized在上篇中已经讲过了,这里就不再重复了。
wait()方法与Thread类的sleep()和yield()方法类似,都是让当线程睡眠,或者说是暂停执行;与之不同的是wait()方法会释放掉当前对象的锁,也因为此wait()方法必须在synchronized块里才能被调用。
notify()和notifyAll()方法用于唤醒之前调用wait()方法睡眠的线程,与wait()方法一样,notify()和notifyAll()也必须在synchronized块里才能被调用。
注意wait()、notify()和notifyAll()三个方法都是Object类的,而不是Thread类的。因为这三个方法都涉及的锁的操作,而锁的操作适用于所有的对象。
3、线程同步事例
下面的这例子,假设有一个篮子,最多可以装5个苹果,producer线程不断地往里面放苹果,consumer线程不断的吃苹果。
public class Basket
{
private int numOfPlace = 5;
private int numOfApple = 0;
public synchronized void addApple() throws InterruptedException
{
while (numOfPlace <= 0)
wait();
Thread.sleep(100);
numOfPlace--;
numOfApple++;
System.out.println("Producing... [" + (numOfApple) + "] apple left.");
notify();
}
public synchronized void eatApple() throws InterruptedException
{
while (numOfApple <= 0)
wait();
numOfPlace++;
numOfApple--;
Thread.sleep(100);
System.out.println("Eating... [" + (numOfApple) + "] apple left.");
notify();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
Basket box = new Basket();
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
exec.execute(new Producer(box));
exec.execute(new Consumer(box));
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
exec.shutdownNow();
}
}
class Producer implements Runnable
{
private Basket box;
public Producer(Basket box)
{
this.box = box;
}
@Override
public void run()
{
while (true)
{
try
{
box.addApple();
Thread.yield();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
return;
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable
{
private Basket box;
public Consumer(Basket box)
{
this.box = box;
}
@Override
public void run()
{
while (true)
{
try
{
box.eatApple();
Thread.yield();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
return;
}
}
}
}
Basket.addApple()方法中,首先检查篮子还有没有空间可以装入新苹果,如果没有,那么producer线程就调用Basket对象的wait()方法,等侍并释放Basket对象的锁;接着consumer线程就有机会取得Basket对象的锁并进入eatApple()方法,当consumer方法成功吃掉一个苹果后,篮子就有空间装入新的苹果了,这时eatApple()方法中调用Basket对象的notifyAll()方法通知producer线程;这时prodocer线程又会重新获得Basket对象的锁,并再次检查是否有空间装入新的苹果,成功装入一个苹果后,也会调用Basket对象的notifyAll()方法通知consumber线程。
上面这个例子中producer和consumer线程就是通过wait()和notify()方法来通信,实现共同协作的。
4、使用Lock和Condition实现线程同步
Java1.5提供了Lock和Condition接口,也可以实现线程同步,下面使用了Lock和Condition的方式重写了上面的例子:
public class Basket
{
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
private int numOfPlace = 5;
private int numOfApple = 0;
public void addApple() throws InterruptedException
{
try
{
lock.lock();
while (numOfPlace <= 0)
condition.await();
Thread.sleep(100);
numOfPlace--;
numOfApple++;
System.out.println("Producing... [" + (numOfApple) + "] apple left.");
condition.signalAll();
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
public void eatApple() throws InterruptedException
{
try
{
lock.lock();
while (numOfApple <= 0)
condition.await();
numOfPlace++;
numOfApple--;
Thread.sleep(100);
System.out.println("Eating... [" + (numOfApple) + "] apple left.");
condition.signalAll();
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
Basket box = new Basket();
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
exec.execute(new Producer(box));
exec.execute(new Consumer(box));
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
exec.shutdownNow();
}
}
class Producer implements Runnable
{
private Basket box;
public Producer(Basket box)
{
this.box = box;
}
@Override
public void run()
{
while (true)
{
try
{
box.addApple();
Thread.yield();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
return;
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable
{
private Basket box;
public Consumer(Basket box)
{
this.box = box;
}
@Override
public void run()
{
while (true)
{
try
{
box.eatApple();
Thread.yield();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
return;
}
}
}
}
新的方法提供了更好的灵活性,但也增加了出错的可能性,如果没有特殊的需求,还是采用原来的方式来得实在。
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