Java多線程間的通信
本文提綱
一. 線程的幾種狀態
二. 線程間的相互作用
三.實例代碼分析
一. 線程的幾種狀態
線程有四種狀態，任何一個線程肯定處於這四種狀態中的一種：
(1). 產生（New）：線程對象已經產生，但尚未被啟動，所以無法執行。如通過new產生了一個線程對象后沒對它調用start()函數之前。
(2). 可執行（Runnable）：每個支持多線程的系統都有一個排程器，排程器會從線程池中選擇一個線程並啟動它。
當一個線程處於可執行狀態時，表示它可能正處於線程池中等待排排程器啟動它；也可能它已正在執行。
如執行了一個線程對象的start()方法后，線程就處於可執行狀態，但顯而易見的是此時線程不一定正在執行中。
(3). 死亡（Dead）：當一個線程正常結束，它便處於死亡狀態。如一個線程的run()函數執行完畢后線程就進入死亡狀態。
(4). 停滯（Blocked）：當一個線程處於停滯狀態時，系統排程器就會忽略它，不對它進行排程。
二.線程間的相互作用
線程間的相互作用：線程之間需要一些協調通信，來共同完成一件任務。
Object類中相關的方法有兩個notify方法和三個wait方法：
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html
因為wait和notify方法定義在Object類中，因此會被所有的類所繼承。
這些方法都是final的，即它們都是不能被重寫的，不能通過子類覆寫去改變它們的行為。
wait()方法
wait()方法使得當前線程必須要等待，等到另外一個線程調用notify()或者notifyAll()方法。
當前的線程必須擁有當前對象的monitor，也即lock，就是鎖。
線程調用wait()方法，釋放它對鎖的擁有權，然后等待另外的線程來通知它（通知的方式是notify()或者notifyAll() 方法），這樣它才能重新獲得鎖的擁有權和恢復執行。
要確保調用wait()方法的時候擁有鎖，即，wait()方法的調用必須放在synchronized方法或synchronized塊中。
wait()與sleep()比較
當線程調用了wait()方法時，它會釋放掉對象的鎖。
另一個會導致線程暫停的方法：Thread.sleep()，它會導致線程睡眠指定的毫秒數，但線程在睡眠的過程中是不會釋放 掉對象的鎖的。
notify()方法
notify()方法會喚醒一個等待當前對象的鎖的線程。
如果多個線程在等待，它們中的一個將會選擇被喚醒。這種選擇是隨意的，和具體實現有關。（線程等待一個對象的鎖 是由於調用了wait方法中的一個）。
被喚醒的線程是不能被執行的，需要等到當前線程放棄這個對象的鎖。
被喚醒的線程將和其他線程以通常的方式進行競爭，來獲得對象的鎖。也就是說，被喚醒的線程並沒有什么優先權，也 沒有什么劣勢，
對象的下一個線程還是需要通過一般性的競爭。
notify()方法應該是被擁有對象的鎖的線程所調用。
（This method should only be called by a thread that is the owner of this object's monitor.）
換句話說，和wait()方法一樣，notify方法調用必須放在synchronized方法或synchronized塊中。
wait()和notify()方法要求在調用時線程已經獲得了對象的鎖，因此對這兩個方法的調用需要放在synchronized方法或 synchronized塊中。
一個線程變為一個對象的鎖的擁有者是通過下列三種方法：
1.執行這個對象的synchronized實例方法。
2.執行這個對象的synchronized語句塊。這個語句塊鎖的是這個對象。
3.對於Class類的對象，執行那個類的synchronized、static方法。
三.實例代碼分析
利用兩個線程，對一個整形成員變量進行變化，一個對其增加，一個對其減少，利用線程間的通信，實現該整形變量0101這樣交替的變更。
/** * 進行減少操作的線程。 * @author cary * @version 1.0.0 */
public class DecreaseThread extends Thread { private NumberHolder numberHolder; public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder) { this.numberHolder = numberHolder; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; ++i) { /** * 進行一定的延時 */
try { Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } /** * 進行減少操作 */ numberHolder.decrease(); } } }
/**
* 進行增加操作的線程。
*
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class IncreaseThread extends Thread {
private NumberHolder numberHolder;
public IncreaseThread(NumberHolder numberHolder) {
this.numberHolder = numberHolder;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
/**
* 進行一定的延時
*/
try {
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 進行增加操作
*/
numberHolder.increase();
}
}
}
/**
* 進行減少操作的線程。
*
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class DecreaseThread extends Thread {
private NumberHolder numberHolder;
public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder) {
this.numberHolder = numberHolder;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
/**
* 進行一定的延時
*/
try {
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 進行減少操作
*/
numberHolder.decrease();
}
}
}
/**
* 線程測試。
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class NumberTest {
public static void main(String[] args) {
NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();
Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);
Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);
t1.start();
t2.start();
}
}
如果再增加2個線程，即把其中的NumberTest類改為如下：
public class NumberTest { public static void main(String[] args) { NumberHolder numberHolder = new NumberHolder(); Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder); Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder); Thread t3 = new IncreaseThread(numberHolder); Thread t4 = new DecreaseThread(numberHolder); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } }
運行后發現，加上t3和t4之后結果就錯了。
為什么兩個線程的時候執行結果正確而四個線程的時候就不對了呢？
因為線程在wait()的時候，接收到其他線程的通知，即往下執行，不再進行判斷。兩個線程的情況下，喚醒的肯定是另一個線程；
但是在多個線程的情況下，執行結果就會混亂無序。
比如，一個可能的情況是，一個增加線程執行的時候，其他三個線程都在wait，這時候第一個線程調用了notify()方法，
其他線程都將被喚醒，然后執行各自的增加或減少方法。
解決的方法就是：在被喚醒之后仍然進行條件判斷，去檢查要改的數字是否滿足條件，如果不滿足條件就繼續睡眠。
把兩個方法中的if改為while即可。
public class NumberHolder { private int number; public synchronized void increase() { while (0 != number) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 能執行到這里說明已經被喚醒，並且number不為0
number++; System.out.println(number); // 通知在等待的線程
notify(); } public synchronized void decrease() { while (0 == number) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 能執行到這里說明已經被喚醒，並且number不為0
number--; System.out.println(number); notify(); } }