摘要:線程通信傳統(tǒng)的線程通信方法概述方法導(dǎo)致當(dāng)前線程等待,直到其他線程調(diào)用該同步監(jiān)視器的方法或方法來喚醒該線程。運(yùn)行結(jié)果如下線程組和未處理的異常表示線程組,可以對(duì)一批線程進(jìn)行分類管理。對(duì)線程組的控制相當(dāng)于同時(shí)控制這批線程。
線程通信 傳統(tǒng)的線程通信
方法概述:
wait方法:導(dǎo)致當(dāng)前線程等待,直到其他線程調(diào)用該同步監(jiān)視器的notify()方法或notifyAll()方法來喚醒該線程。
wait()方法有三種形式——無時(shí)間參數(shù)的wait()方法(一直等待,直到其他線程通知); 帶毫秒?yún)?shù)的wait()方法、帶毫秒、毫微妙參數(shù)的wait()方法,這2種方法都是等待指定時(shí)間后自動(dòng)蘇醒 調(diào)用wait()方法的當(dāng)前線程會(huì)釋放對(duì)該同步監(jiān)視器的鎖定
notify:喚醒在此同步監(jiān)視器上等待的單個(gè)線程。如果所有線程都在此同步監(jiān)視器上等待,則會(huì)隨機(jī)選擇喚醒其中一個(gè)線程。只有當(dāng)前線程放棄對(duì)該同步監(jiān)視器的鎖定后(用wait()方法),才可以執(zhí)行被喚醒的線程
notifyAll:喚醒在此同步監(jiān)視器上等待的所有線程。只有當(dāng)前線程放棄對(duì)該同步監(jiān)視器的鎖定后,才能執(zhí)行喚醒的線程
這三個(gè)方法屬于Object類,必須由同步監(jiān)視器對(duì)象來調(diào)用,可分成以下兩種情況:
對(duì)于使用synchronize修飾的同步方法,因?yàn)樵擃惖哪J(rèn)實(shí)例(this)就是同步監(jiān)視器,所以可以在同步方法中直接調(diào)用這三個(gè)方法
對(duì)于使用synchronized修改的同步代碼塊,同步監(jiān)視器是synchronized后可括號(hào)中的對(duì)象,所以必須使用括號(hào)中的對(duì)象調(diào)用這3個(gè)方法
public class Account { // 封裝賬戶編號(hào)、賬戶余額的兩個(gè)成員變量 private String accountNo; private double balance; // 標(biāo)識(shí)賬戶中是否已有存款的旗標(biāo) private boolean flag = false; public Account(){} // 構(gòu)造器 public Account(String accountNo , double balance) { this.accountNo = accountNo; this.balance = balance; } // accountNo的setter和getter方法 public void setAccountNo(String accountNo) { this.accountNo = accountNo; } public String getAccountNo() { return this.accountNo; } // 因此賬戶余額不允許隨便修改,所以只為balance提供getter方法, public double getBalance() { return this.balance; } public synchronized void draw(double drawAmount) { try { // 如果flag為假,表明賬戶中還沒有人存錢進(jìn)去,取錢方法阻塞 if (!flag) { wait(); } else { // 執(zhí)行取錢 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取錢:" + drawAmount); balance -= drawAmount; System.out.println("賬戶余額為:" + balance); // 將標(biāo)識(shí)賬戶是否已有存款的旗標(biāo)設(shè)為false。 flag = false; // 喚醒其他線程 notifyAll(); } } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } } public synchronized void deposit(double depositAmount) { try { // 如果flag為真,表明賬戶中已有人存錢進(jìn)去,則存錢方法阻塞 if (flag) //① { wait(); } else { // 執(zhí)行存款 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 存款:" + depositAmount); balance += depositAmount; System.out.println("賬戶余額為:" + balance); // 將表示賬戶是否已有存款的旗標(biāo)設(shè)為true flag = true; // 喚醒其他線程 notifyAll(); } } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } } // 下面兩個(gè)方法根據(jù)accountNo來重寫hashCode()和equals()方法 public int hashCode() { return accountNo.hashCode(); } public boolean equals(Object obj) { if(this == obj) return true; if (obj !=null && obj.getClass() == Account.class) { Account target = (Account)obj; return target.getAccountNo().equals(accountNo); } return false; } }使用Condition控制線程通信
直接使用Lock對(duì)象來保證同步,則系統(tǒng)中不存在隱式的同步監(jiān)視器,不能使用wait()、notify()、notifyAll()方法進(jìn)行線程通信
當(dāng)使用Lock對(duì)象來保證同步時(shí),Java提供一個(gè)Condition類來保持協(xié)調(diào),使用Condition可以讓那些已經(jīng)得到Lock對(duì)象卻無法繼續(xù)執(zhí)行的線程釋放Lock對(duì)象,Condition對(duì)象也可以喚醒其他處于等待的線程
Condition將同步監(jiān)視器方法(wait、notify、notifyAll)分解成截然不同的對(duì)象,以便通過將這些對(duì)象與Lock對(duì)象組合使用,為每個(gè)對(duì)象提供了多個(gè)等待集(wait-set),這種情況下,Lock替代了同步方法和同步代碼塊,Condition替代同步監(jiān)視器的功能
Condition實(shí)例被綁定在一個(gè)Lock對(duì)象上,要獲得特定的Lock實(shí)例的Condition實(shí)例,調(diào)用Lock對(duì)象的newCondition()即可
Condition類方法介紹:
await():類似于隱式同步監(jiān)視器上的wait方法,導(dǎo)致當(dāng)前程序等待,直到其他線程調(diào)用該Condition的signal()方法和signalAll()方法來喚醒該線程。該await方法有跟多獲取變體:long awaitNanos(long nanosTimeout)、void awaitUninterruptibly()、awaitUntil(Date daadline)等
signal():喚醒在此Lock對(duì)象上等待的單個(gè)線程,如果所有的線程都在該Lock對(duì)象上等待,則會(huì)選擇隨機(jī)喚醒其中一個(gè)線程。只有當(dāng)前線程放棄對(duì)該Lock對(duì)象的鎖定后(使用await()方法),才可以喚醒在執(zhí)行的線程
signalAll():喚醒在此Lock對(duì)象上等待的所有線程。只有當(dāng)前線程放棄對(duì)該Lock對(duì)象的鎖定后,才可以執(zhí)行被喚醒的線程
import java.util.concurrent.*; import java.util.concurrent.locks.*; public class Account { // 顯式定義Lock對(duì)象 private final Lock lock = new ReentrantLock(); // 獲得指定Lock對(duì)象對(duì)應(yīng)的Condition private final Condition cond = lock.newCondition(); // 封裝賬戶編號(hào)、賬戶余額的兩個(gè)成員變量 private String accountNo; private double balance; // 標(biāo)識(shí)賬戶中是否已有存款的旗標(biāo) private boolean flag = false; public Account(){} // 構(gòu)造器 public Account(String accountNo , double balance) { this.accountNo = accountNo; this.balance = balance; } // accountNo的setter和getter方法 public void setAccountNo(String accountNo) { this.accountNo = accountNo; } public String getAccountNo() { return this.accountNo; } // 因此賬戶余額不允許隨便修改,所以只為balance提供getter方法, public double getBalance() { return this.balance; } public void draw(double drawAmount) { // 加鎖 lock.lock(); try { // 如果flag為假,表明賬戶中還沒有人存錢進(jìn)去,取錢方法阻塞 if (!flag) { cond.await(); } else { // 執(zhí)行取錢 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取錢:" + drawAmount); balance -= drawAmount; System.out.println("賬戶余額為:" + balance); // 將標(biāo)識(shí)賬戶是否已有存款的旗標(biāo)設(shè)為false。 flag = false; // 喚醒其他線程 cond.signalAll(); } } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } // 使用finally塊來釋放鎖 finally { lock.unlock(); } } public void deposit(double depositAmount) { lock.lock(); try { // 如果flag為真,表明賬戶中已有人存錢進(jìn)去,則存錢方法阻塞 if (flag) // ① { cond.await(); } else { // 執(zhí)行存款 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 存款:" + depositAmount); balance += depositAmount; System.out.println("賬戶余額為:" + balance); // 將表示賬戶是否已有存款的旗標(biāo)設(shè)為true flag = true; // 喚醒其他線程 cond.signalAll(); } } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } // 使用finally塊來釋放鎖 finally { lock.unlock(); } } // 下面兩個(gè)方法根據(jù)accountNo來重寫hashCode()和equals()方法 public int hashCode() { return accountNo.hashCode(); } public boolean equals(Object obj) { if(this == obj) return true; if (obj !=null && obj.getClass() == Account.class) { Account target = (Account)obj; return target.getAccountNo().equals(accountNo); } return false; } }使用阻塞隊(duì)列(BlockingQueue)控制線程通信
BlockingQueue具有一個(gè)特征:當(dāng)生產(chǎn)者線程試圖向BlockingQueue中放入元素時(shí),如果該隊(duì)列已滿,則線程被阻塞;但消費(fèi)者線程試圖從BlockingQueue中取出元素時(shí),如果隊(duì)列已空,則該線程阻塞
程序的兩個(gè)線程通過交替向BlockingQueue中放入元素、取出元素,即可很好地控制線程的通信
BlockingQueue提供如下兩個(gè)支持阻塞的方法:
put(E e):嘗試把E元素放入BlockingQueue中,如果該隊(duì)列的元素已滿,則阻塞該線程
take():嘗試從BlockingQueue的頭部取出元素,如果該隊(duì)列的元素已空,則阻塞該線程
BlockingQueue繼承了Queue接口,當(dāng)然也可以使用Queue接口中的方法,這些方法歸納起來可以分為如下三組:
在隊(duì)列尾部插入元素,包括add(E e)、offer(E e)和put(E e)方法,當(dāng)該隊(duì)列已滿時(shí),這三個(gè)方法分別會(huì)拋出異常、返回false、阻塞隊(duì)列
在隊(duì)列頭部刪除并返回刪除的元素。包括remove()、poll()和take()方法,當(dāng)該隊(duì)列已空時(shí),這三個(gè)方法分別會(huì)拋出異常、返回false、阻塞隊(duì)列
在隊(duì)列頭部取出但不刪除元素。包括element()和peek()方法,當(dāng)隊(duì)列已空時(shí),這兩個(gè)方法分別拋出異常、返回false
- | 拋出異常 | 不同返回值 | 阻塞線程 | 指定超時(shí)時(shí)差 |
---|---|---|---|---|
隊(duì)尾插入元素 | add(e) | offer(e) | put(e) | offer(e, time, unit) |
隊(duì)頭刪除元素 | remove() | poll() | take() | poll(time, unit) |
獲取、不刪除元素 | element() | peek() | 無 | 無 |
BlockingQueue的5個(gè)實(shí)現(xiàn)類:
ArrayBlockingQueue:基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的BlockingQueue隊(duì)列
LinkedBlockingQueue:基于鏈表實(shí)現(xiàn)的BlockingQueue隊(duì)列
PriorityBlockingQueue:它并不是標(biāo)準(zhǔn)的阻塞隊(duì)列,當(dāng)調(diào)用remove()、poll()、take()等方法取出元素時(shí),并不是取出隊(duì)列中存在時(shí)間最長的元素,而是隊(duì)列中最小的元素。判斷元素的大小可根據(jù)元素(實(shí)現(xiàn)Comparable接口)的本身大小來自然排序,也可以使用Comparator進(jìn)行定制排序
SynchronousQueue:同步隊(duì)列,對(duì)該隊(duì)列的存、取操作必須交替進(jìn)行
DelayQueue:它是一個(gè)特殊的BlockingQueue,底層基于PriorityBlockingQueue實(shí)現(xiàn),DelayQueue要求集合元素都實(shí)現(xiàn)Delay接口(該接口里只有一個(gè)long getDelay()方法),DelayQueue根據(jù)集合元素的getDelay()方法的返回值進(jìn)行排序
import java.util.concurrent.*; public class BlockingQueueTest { public static void main(String[] args) throws Exception { // 定義一個(gè)長度為2的阻塞隊(duì)列 BlockingQueuebq = new ArrayBlockingQueue<>(2); bq.put("Java"); // 與bq.add("Java"、bq.offer("Java")相同 bq.put("Java"); // 與bq.add("Java"、bq.offer("Java")相同 bq.put("Java"); // ① 阻塞線程。 } }
利用BlockingQueue實(shí)現(xiàn)線程通信
import java.util.concurrent.*; class Producer extends Thread { private BlockingQueuebq; public Producer(BlockingQueue bq) { this.bq = bq; } public void run() { String[] strArr = new String[] { "Java", "Struts", "Spring" }; for (int i = 0 ; i < 999999999 ; i++ ) { System.out.println(getName() + "生產(chǎn)者準(zhǔn)備生產(chǎn)集合元素!"); try { Thread.sleep(200); // 嘗試放入元素,如果隊(duì)列已滿,線程被阻塞 bq.put(strArr[i % 3]); } catch (Exception ex){ex.printStackTrace();} System.out.println(getName() + "生產(chǎn)完成:" + bq); } } } class Consumer extends Thread { private BlockingQueue bq; public Consumer(BlockingQueue bq) { this.bq = bq; } public void run() { while(true) { System.out.println(getName() + "消費(fèi)者準(zhǔn)備消費(fèi)集合元素!"); try { Thread.sleep(200); // 嘗試取出元素,如果隊(duì)列已空,線程被阻塞 bq.take(); } catch (Exception ex){ex.printStackTrace();} System.out.println(getName() + "消費(fèi)完成:" + bq); } } } public class BlockingQueueTest2 { public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建一個(gè)容量為1的BlockingQueue BlockingQueue bq = new ArrayBlockingQueue<>(1); // 啟動(dòng)3條生產(chǎn)者線程 new Producer(bq).start(); new Producer(bq).start(); new Producer(bq).start(); // 啟動(dòng)一條消費(fèi)者線程 new Consumer(bq).start(); } }
程序啟動(dòng)3個(gè)生產(chǎn)者線程向BlockingQueue集合放入元素,啟動(dòng)1個(gè)消費(fèi)者線程從BlockingQueue集合取出元素。本程序的BlockingQueue集合容量為1,因此3個(gè)生產(chǎn)者線程無法連續(xù)放入元素,必須等待消費(fèi)者線程取出一個(gè)元素后,3個(gè)生產(chǎn)者線程的其中一個(gè)才能放入元素。運(yùn)行結(jié)果如下:
ThreadGroup表示線程組,可以對(duì)一批線程進(jìn)行分類管理。對(duì)線程組的控制相當(dāng)于同時(shí)控制這批線程。默認(rèn)情況下,子線程和創(chuàng)建它的父線程屬于同一個(gè)線程組
一旦某個(gè)線程加入了指定線程組之后,該線程將一直屬于該線程組,直到該線程死亡,線程運(yùn)行中不能改變它所屬的線程組
Thread類提供了如下幾個(gè)構(gòu)造器來設(shè)置新創(chuàng)建的線程屬于哪個(gè)線程組:
Thread(ThreadGroup group, Runnable target):以target的run()方法作為線程執(zhí)行體創(chuàng)建新線程,屬于group線程組
Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name):以target的run()方法作為線程執(zhí)行體創(chuàng)建新線程,屬于group線程組,且線程名為name
Thread(ThreadGroup group, String name):創(chuàng)建新線程,新線程名為name,屬于group線程組
因?yàn)橹型静豢筛淖兙€程所屬的線程組,所以Thread類沒有setThreadGroup()方法,但提供getThreadGroup()方法來返回該線程所屬的線程組,返回值是ThreadGroup對(duì)象
ThreadGroup類的兩個(gè)構(gòu)造器:
ThreadGroup(String name):以指定的線程組名字來創(chuàng)建新的線程組
ThreadGroup(ThreadGroup parent, String name):以指定的名字、指定的父線程組創(chuàng)建新的線程組
ThreadGroup類操作整個(gè)線程組里的所有線程的幾個(gè)常用方法:
int activeCount():返回此線程組中活動(dòng)線程的數(shù)目
interrupt():中斷此線程組中的所有線程
isDaemon():判斷該線程組是否是后臺(tái)線程組
setDaemon(boolean daemon):把該線程組設(shè)置成后臺(tái)線程組。后臺(tái)線程組具有一個(gè)特征,當(dāng)后臺(tái)線程組的最后一個(gè)線程執(zhí)行結(jié)束或最后一個(gè)線程被銷毀后,后臺(tái)線程組將自動(dòng)銷毀
setMaxPriority(int pri):設(shè)置線程組的最高優(yōu)先級(jí)
class MyThread extends Thread { // 提供指定線程名的構(gòu)造器 public MyThread(String name) { super(name); } // 提供指定線程名、線程組的構(gòu)造器 public MyThread(ThreadGroup group, String name) { super(group, name); } public void run() { for (int i = 0; i < 20 ; i++ ) { System.out.println(getName() + " 線程的i變量" + i); } } } public class ThreadGroupTest { public static void main(String[] args) { // 獲取主線程所在的線程組,這是所有線程默認(rèn)的線程組 ThreadGroup mainGroup = Thread.currentThread().getThreadGroup(); System.out.println("主線程組的名字:" + mainGroup.getName()); System.out.println("主線程組是否是后臺(tái)線程組:" + mainGroup.isDaemon()); new MyThread("主線程組的線程").start(); ThreadGroup tg = new ThreadGroup("新線程組"); tg.setDaemon(true); System.out.println("tg線程組是否是后臺(tái)線程組:" + tg.isDaemon()); MyThread tt = new MyThread(tg, "tg組的線程甲"); tt.start(); new MyThread(tg, "tg組的線程乙").start(); } }
void uncaughtException(Thread t, Throwable e):該方法可以處理該線程組內(nèi)的任意線程所拋出的未處理異常
JVM在結(jié)束線程前會(huì)自動(dòng)查找是否有對(duì)應(yīng)的Thread.UncaughtExceptionHandler對(duì)象(該類為是Thread的一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部接口),如果找到該處理器對(duì)象,會(huì)調(diào)用該對(duì)象的uncaughtException(Thread t, Throwable e)來處理該異常。t:表示出現(xiàn)異常的線程,e表示該線程拋出的異常
Thread類提供兩個(gè)方法設(shè)置異常處理器:
static setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHanlder eh):為該線程類的所有線程實(shí)例設(shè)置默認(rèn)的異常處理器
static setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHanlder eh):為指定的線程實(shí)例設(shè)置異常處理器
線程組處理異常的默認(rèn)流程:
如果該線程組有父線程組,則調(diào)用父線程組的uncaughtException()來處理異常
如果該線程對(duì)象所屬線程類有有默認(rèn)異常處理器(由setDefaultUncaughtExceptionHandler()方法設(shè)置的異常處理器),那么就調(diào)用該異常處理器來處理該異常
如果該異常對(duì)象是ThreadDeath的對(duì)象,則不做任何處理;否則,將異常跟蹤棧的信息打印到System.err錯(cuò)誤輸出流,并結(jié)束該線程
class MyExHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler { // 實(shí)現(xiàn)uncaughtException方法,該方法將處理線程的未處理異常 public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { System.out.println(t + " 線程出現(xiàn)了異常:" + e); } } public class ExHandler { public static void main(String[] args) { // 設(shè)置主線程的異常處理器 Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyExHandler()); int a = 23 / 0; // ① System.out.println("程序正常結(jié)束!"); } }
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摘要:本文對(duì)多線程基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理,主要包括多線程的基本使用,對(duì)象及變量的并發(fā)訪問,線程間通信,的使用,定時(shí)器,單例模式,以及線程狀態(tài)與線程組。源碼采用構(gòu)建,多線程這部分源碼位于模塊中。通知可能等待該對(duì)象的對(duì)象鎖的其他線程。 本文對(duì)多線程基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理,主要包括多線程的基本使用,對(duì)象及變量的并發(fā)訪問,線程間通信,lock的使用,定時(shí)器,單例模式,以及線程狀態(tài)與線程組。 寫在前面 花了一周時(shí)...
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