Java线程:线程的交互

作者: ldsea 分类: 程序生活 发布时间: 2011-08-19 15:34
Java线程:线程的交互
 
SCJP5学习笔记
 
线程交互是比较复杂的问题,SCJP要求不很基础:给定一个场景,编写代码来恰当使用等待、通知和通知所有线程。
 
一、线程交互的基础知识
 
SCJP所要求的线程交互知识点需要从java.lang.Object的类的三个方法来学习:
 
 void notify()
          唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
 void notifyAll()
          唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
 void wait()
          导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。
 
当然,wait()还有另外两个重载方法:
 void wait(long timeout)
          导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量。
 void wait(long timeout, int nanos)
          导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量。
 
以上这些方法是帮助线程传递线程关心的时间状态。
 
关于等待/通知,要记住的关键点是:
必须从同步环境内调用wait()、notify()、notifyAll()方法。线程不能调用对象上等待或通知的方法,除非它拥有那个对象的锁。
wait()、notify()、notifyAll()都是Object的实例方法。与每个对象具有锁一样,每个对象可以有一个线程列表,他 们等待来自该信号(通知)。线程通过执行对象上的wait()方法获得这个等待列表。从那时候起,它不再执行任何其他指令,直到调用对象的 notify()方法为止。如果多个线程在同一个对象上等待,则将只选择一个线程(不保证以何种顺序)继续执行。如果没有线程等待,则不采取任何特殊操 作。
 
下面看个例子就明白了:
/**
* 计算输出其他线程锁计算的数据
*
* @author leizhimin 2008-9-15 13:20:38
*/

public class ThreadA {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadB b = new ThreadB();
        //启动计算线程
        b.start();
        //线程A拥有b对象上的锁。线程为了调用wait()或notify()方法,该线程必须是那个对象锁的拥有者
        synchronized (b) {
            try {
                System.out.println("等待对象b完成计算。。。");
                //当前线程A等待
                b.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);
        }
    }
}

 
/**
* 计算1+2+3 … +100的和
*
* @author leizhimin 2008-9-15 13:20:49
*/

public class ThreadB extends Thread {
    int total;

    public void run() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 101; i++) {
                total += i;
            }
            //(完成计算了)唤醒在此对象监视器上等待的单个线程,在本例中线程A被唤醒
            notify();
        }
    }
}

 
等待对象b完成计算。。。
b对象计算的总和是:5050

Process finished with exit code 0

 
千万注意:
当在对象上调用wait()方法时,执行该代码的线程立即放弃它在对象上的锁。然而调用notify()时,并不意味着这时线程会放弃其锁。如果线程荣然在完成同步代码,则线程在移出之前不会放弃锁。因此,只要调用notify()并不意味着这时该锁变得可用。
 
二、多个线程在等待一个对象锁时候使用notifyAll()
 
在多数情况下,最好通知等待某个对象的所有线程。如果这样做,可以在对象上使用notifyAll()让所有在此对象上等待的线程冲出等待区,返回到可运行状态。
 
下面给个例子:
/**
* 计算线程
*
* @author leizhimin 2008-9-20 11:15:46
*/

public class Calculator extends Thread {
        int total;

        public void run() {
                synchronized (this) {
                        for (int i = 0; i < 101; i++) {
                                total += i;
                        }
                }
                //通知所有在此对象上等待的线程
                notifyAll();
        }
}

 
/**
* 获取计算结果并输出
*
* @author leizhimin 2008-9-20 11:15:22
*/

public class ReaderResult extends Thread {
        Calculator c;

        public ReaderResult(Calculator c) {
                this.c = c;
        }

        public void run() {
                synchronized (c) {
                        try {
                                System.out.println(Thread.currentThread() + "等待计算结果。。。");
                                c.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread() + "计算结果为:" + c.total);
                }
        }

        public static void main(String[] args) {
                Calculator calculator = new Calculator();

                //启动三个线程,分别获取计算结果
                new ReaderResult(calculator).start();
                new ReaderResult(calculator).start();
                new ReaderResult(calculator).start();
                //启动计算线程
                calculator.start();
        }
}

 
运行结果:
Thread[Thread-1,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-2,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-3,5,main]等待计算结果。。。
Exception in thread "Thread-0" java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner
  at java.lang.Object.notifyAll(Native Method)
  at threadtest.Calculator.run(Calculator.java:18)
Thread[Thread-1,5,main]计算结果为:5050
Thread[Thread-2,5,main]计算结果为:5050
Thread[Thread-3,5,main]计算结果为:5050

Process finished with exit code 0

 
运行结果表明,程序中有异常,并且多次运行结果可能有多种输出结果。这就是说明,这个多线程的交互程序还存在问题。究竟是出了什么问题,需要深入的分析和思考,下面将做具体分析。
 
实际上,上面这个代码中,我们期望的是读取结果的线程在计算线程调用notifyAll()之前等待即可。 但是,如果计算线程先执行,并在读取结果线程等待之前调用了notify()方法,那么又会发生什么呢?这种情况是可能发生的。因为无法保证线程的不同部 分将按照什么顺序来执行。幸运的是当读取线程运行时,它只能马上进入等待状态—-它没有做任何事情来检查等待的事件是否已经发生。  —-因此,如果计算线程已经调用了notifyAll()方法,那么它就不会再次调用notifyAll(),—-并且等待的读取线程将永远保持 等待。这当然是开发者所不愿意看到的问题。
 
因此,当等待的事件发生时,需要能够检查notifyAll()通知事件是否已经发生。

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