java干货线程间通信

文章目录

- 一、线程间通信
- - [1.1 为什么要处理线程间通信？](#1.1 为什么要处理线程间通信？)
  - [1.2 什么是等待唤醒机制？](#1.2 什么是等待唤醒机制？)
- 二、等待唤醒机制使用
- - [2.1 等待唤醒机制用到的方法](#2.1 等待唤醒机制用到的方法)
  - - [2.1.1 wait](#2.1.1 wait)
    - [2.1.2 notify](#2.1.2 notify)
  - [2.2 线程通信代码实践](#2.2 线程通信代码实践)
  - - [2.2.1 重要说明](#2.2.1 重要说明)
    - [2.2.2 代码](#2.2.2 代码)

一、线程间通信

1.1 为什么要处理线程间通信？

在默认情况下，cpu是默认切换线程来执行的，当我们需要多个线程共同来完成一个任务，希望他们按照一定的规律执行，那么就需要他们进行通信协调，以达到我们的目的
其次，对于共享变量的访问，我们通常加上synchronized,存在锁的竞争，我们也可以使用等待唤醒机制，协调线程对变量的访问，保证数据的一致性

1.2 什么是等待唤醒机制？

说到线程，我们常提到线程之间的竞争，如多线程下锁的竞争。好比在公司里你和同事在晋升时的竞争，但是多数情况下，还是你们合作共同完成一些任务。也就是一个线程进行了一定操作后，进入等待状态 （waiting），等待其他线程完成任务后将他唤醒(notify)。还有就是当需要等待多个线程时，可以使用notifyAll()，将等待中的线程全部唤醒

二、等待唤醒机制使用

2.1 等待唤醒机制用到的方法

2.1.1 wait

wait() 使当前线程进入等待状态，直到被其他线程使用 notify() 或 notifyAll() 唤醒，无限期等待，直到被唤醒。使用场景: 当线程需要等待某个条件变化时使用，无需考虑超时。

public final void wait() throws InterruptedException {
wait(0L);
}
wait(long timeoutMillis)，本质上调用的还是这个native 方法

public final native void wait(long timeoutMillis);
wait(long timeoutMillis, int nanos) 可以被其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 来唤醒，也可以在超时后自动唤醒。

public final void wait(long timeoutMillis, int nanos) throws InterruptedException {
if (timeoutMillis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeoutMillis value is negative");
}
```
      if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
          throw new IllegalArgumentException(
                              "nanosecond timeout value out of range");
      }

      if (nanos > 0 && timeoutMillis < Long.MAX_VALUE) {
          timeoutMillis++;
      }

      wait(timeoutMillis);
  }
```

2.1.2 notify

notify 是 Object 类的方法，任何对象都可以调用它。notify 方法用于唤醒一个在该对象的监视器上等待的线程。
notify() 适用于只需要唤醒一个等待线程的情况,如果有多个线程等待，随机唤醒一个

public final native void notify();
notifyAll() 唤醒对象监视器上所有等待的线程

public final native void notifyAll();

2.2 线程通信代码实践

2.2.1 重要说明

等待和通知唤醒必须放在同步代码块
是为了确保线程在进入等待状态和被唤醒时，对共享资源的访问是受控和一致的。这种机制保证了线程间的协调和通信是安全的，避免了竞争条件和数据不一致的问题。同步块保证了在任意时刻只有一个线程 可以执行同步代码块中的代码，从而确保了线程间通信的正确性和一致性。
举个例子，张三、李四、王五共同完成一个任务，要求张三先做，再到李四、最后王五，那么三个人就是三个线程，一个人在做任务的时候，其他人是不能动的。张三做完了，把执行权交给李四，并通知李四，李四执行完了，通知王五。
调用wait ，那么当前线程也就释放了锁，即交出执行权，线程进入WAITING 状态
wait 和 notify 必须由同一个锁对象 调用。一个锁对象可以唤醒由同一个锁对象调用wait 后的线程
wait 和 notify 是属于 Object 类 的，锁对象可以是任意对象，其他类默认都是继承了Object类的

2.2.2 代码

客人来了，张三洗菜、李四切菜、王五炒菜

public class Demo10 {
private static final Object lock = new Object(); // 锁对象
private static boolean vegetablesWashed = false; // 是否已经洗菜完成
private static boolean vegetablesCut = false; // 是否已经切菜完成
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock){
while (!vegetablesCut){
try {
System.out.println("王五等待李四切菜...");
lock.wait(); // 李四没有切完菜，继续等
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
System.out.println("》》》》王五开始炒菜《《《《");
try {
Thread.sleep(1200); // 模拟炒菜过程
System.out.println("》》》王五炒菜完成《《《");
lock.notifyAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
},"王五线程").start();

      new Thread(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
              synchronized (lock){
                  while (!vegetablesWashed){
                      try {
                          System.out.println("李四等待张三洗菜...");
                          lock.wait(); // 张三没有切完菜，继续等
                      } catch (InterruptedException e) {
                          Thread.currentThread().interrupt();
                      }
                  }
                  System.out.println("======李四开始切菜======");
                  try {
                      Thread.sleep(1600);  // 模拟切菜过程
                      vegetablesCut = true;
                      System.out.println("===李四切完菜了===");

                      lock.notifyAll(); // 通知王五炒菜
                  } catch (InterruptedException e) {
                      Thread.currentThread().interrupt();
                  }
              }
          }
      },"李四线程").start();

      new Thread(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
              synchronized (lock){
                  System.out.println("----张三开始洗菜----");
                  try {
                      Thread.sleep(1500);  // 模拟洗菜过程

                      vegetablesWashed = true;
                      System.out.println("---张三洗完菜了---");
                      lock.notifyAll();
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          }
      },"张三线程").start();

  }

}

王五等待李四切菜...
李四等待张三洗菜...
----张三开始洗菜----
---张三洗完菜了---
王五等待李四切菜...
======李四开始切菜======
===李四切完菜了===
》》》》王五开始炒菜《《《《
》》》王五炒菜完成《《《

分析：上一个人未完成，那么下一个人就继续等待。一个人完成了，要通知所有人，每个人根据自己的顺序，接到通知后，看是否要做，不做任务就继续等待。保证了张三先洗完菜，李四再开始切菜，李四切完菜，王五再炒菜的顺序

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