【并發(fā)技術(shù)05】傳統(tǒng)線程同步通信技術(shù)

我們先來看一個(gè)問題：

有兩個(gè)線程，子線程先執(zhí)行10次，然后主線程執(zhí)行5次，然后再切換到子線程執(zhí)行10，再主線程執(zhí)行5次……如此往返執(zhí)行50次。

看完這個(gè)問題，很明顯要用到線程間的通信了， 先分析一下思路：首先肯定要有兩個(gè)線程，然后每個(gè)線程中肯定有個(gè)50次的循環(huán)，因?yàn)槊總€(gè)線程都要往返執(zhí)行任務(wù)50次，主線程的任務(wù)是執(zhí)行5次，子線程的任務(wù)是執(zhí)行10次。線程間通信技術(shù)主要用到?wait()?方法和?notify()?方法。?wait()?方法會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前線程等待，并釋放所持有的鎖，?notify()?方法表示喚醒在此對(duì)象監(jiān)視器上等待的單個(gè)線程。下面來一步步完成這道線程間通信問題。

首先不考慮主線程和子線程之間的通信，先把各個(gè)線程所要執(zhí)行的任務(wù)寫好：

public?class?TraditionalThreadCommunication?{????public?static?void?main(String[]?args)?{????????//開啟一個(gè)子線程????????new?Thread(new?Runnable()?{?????????????????????@Override????????????public?void?run()?{????????????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{?????????????????????????????????????synchronized?(TraditionalThreadCommunication.class)?{????????????????????????//子線程任務(wù)：執(zhí)行10次???????????????????????????????????????for(int?j?=?1;j?<=?10;?j?++)?{????????????????????????????System.out.println("sub?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????????????????????}???????????????????????}????????????????}????????????}????????}).start();????????//main方法即主線程????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{????????????synchronized?(TraditionalThreadCommunication.class)?{????????????????//主線程任務(wù)：執(zhí)行5次????????????????for(int?j?=?1;j?<=?5;?j?++)?{????????????????????System.out.println("main?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????????????}???????????????}???????????????}????}}

如上，兩個(gè)線程各有50次大循環(huán)，執(zhí)行50次任務(wù)，子線程的任務(wù)是執(zhí)行10次，主線程的任務(wù)是執(zhí)行5次。為了保證兩個(gè)線程間的同步問題，所以用了 synchronized 同步代碼塊，并使用了相同的鎖：類的字節(jié)碼對(duì)象。這樣可以保證線程安全。但是這種設(shè)計(jì)不太好，就像我在上一節(jié)的死鎖中寫的一樣，我們可以把線程任務(wù)放到一個(gè)類中，這種設(shè)計(jì)的模式更加結(jié)構(gòu)化，而且把不同的線程任務(wù)放到同一個(gè)類中會(huì)很容易解決同步問題，因?yàn)樵谝粋€(gè)類中很容易使用同一把鎖。所以把上面的程序修改一下：

public?class?TraditionalThreadCommunication?{????public?static?void?main(String[]?args)?{????????Business?bussiness?=?new?Business();?//new一個(gè)線程任務(wù)處理類????????//開啟一個(gè)子線程????????new?Thread(new?Runnable()?{?????????????????????@Override????????????public?void?run()?{????????????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{????????????????????bussiness.sub(i);????????????????}???????????????????????????}????????}).start();????????//main方法即主線程????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{????????????bussiness.main(i);????????}????}}//要用到的共同數(shù)據(jù)（包括同步鎖）或共同的若干個(gè)方法應(yīng)該歸在同一個(gè)類身上，這種設(shè)計(jì)正好體現(xiàn)了高類聚和程序的健壯性。class?Business?{????public?synchronized?void?sub(int?i)?{????????for(int?j?=?1;j?<=?10;?j?++)?{????????????System.out.println("sub?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????}???????}???????public?synchronized?void?main(int?i)?{????????for(int?j?=?1;j?<=?5;?j?++)?{????????????System.out.println("main?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????}}

經(jīng)過這樣修改后，程序結(jié)構(gòu)更加清晰了，也更加健壯了，只要在兩個(gè)線程任務(wù)方法上加上 synchronized 關(guān)鍵字即可，用的都是 this 這把鎖。但是現(xiàn)在兩個(gè)線程之間還沒有通信，執(zhí)行的結(jié)果是主線程循環(huán)執(zhí)行任務(wù)50次，然后子線程再循環(huán)執(zhí)行任務(wù)50次，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橛?synchronized 同步。

下面繼續(xù)完善程序，讓兩個(gè)線程之間完成題目中所描述的那樣通信：

public?class?TraditionalThreadCommunication?{????public?static?void?main(String[]?args)?{????????Business?bussiness?=?new?Business();?//new一個(gè)線程任務(wù)處理類????????//開啟一個(gè)子線程????????new?Thread(new?Runnable()?{?????????????????????@Override????????????public?void?run()?{????????????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{????????????????????bussiness.sub(i);????????????????}???????????????????????????}????????}).start();????????//main方法即主線程????????for(int?i?=?1;?i?<=?50;?i?++)?{????????????bussiness.main(i);????????}????}}//要用到共同數(shù)據(jù)（包括同步鎖）或共同的若干個(gè)方法應(yīng)該歸在同一個(gè)類身上，這種設(shè)計(jì)正好體現(xiàn)了高雷劇和程序的健壯性。class?Business?{????private?boolean?bShouldSub?=?true;??????public?synchronized?void?sub(int?i)?{????????while(!bShouldSub)?{?//如果不輪到自己執(zhí)行，就睡????????????try?{????????????????this.wait();?//調(diào)用wait()方法的對(duì)象必須和synchronized鎖對(duì)象一致，這里synchronized在方法上，所以用this????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block????????????????e.printStackTrace();????????????}????????}????????for(int?j?=?1;j?<=?10;?j?++)?{????????????System.out.println("sub?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????}???????????bShouldSub?=?false;?//改變標(biāo)記????????this.notify();?//喚醒正在等待的主線程????}????public?synchronized?void?main(int?i)?{????????while(bShouldSub)?{?//如果不輪到自己執(zhí)行，就睡????????????try?{????????????????this.wait();????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block????????????????e.printStackTrace();????????????}????????}????????for(int?j?=?1;j?<=?5;?j?++)?{????????????System.out.println("main?thread?sequence?of?"?+?j?+?",?loop?of?"?+?i);????????}????????bShouldSub?=?true;?//改變標(biāo)記????????this.notify();?//喚醒正在等待的子線程????}}

首先，先不說具體的程序?qū)崿F(xiàn)，就從結(jié)構(gòu)上來看，已經(jīng)體會(huì)到了這種設(shè)計(jì)的好處了：主函數(shù)里不用修改任何東西，關(guān)于線程間同步和線程間通信的邏輯全都在 Business 類中，主函數(shù)中的不同線程只需要調(diào)用放在該類中對(duì)應(yīng)的任務(wù)即可。體現(xiàn)了高類聚的好處。

再看一下具體的代碼，首先定義一個(gè) boolean 型變量來標(biāo)識(shí)哪個(gè)線程該執(zhí)行，當(dāng)不是子線程執(zhí)行的時(shí)候，它就睡，那么很自然主線程就執(zhí)行了，執(zhí)行完了，修改了 bShouldSub 并喚醒了子線程，子線程這時(shí)候再判斷一下 while 不滿足了，就不睡了，就執(zhí)行子線程任務(wù)，同樣地，剛剛主線程修改了 bShouldSub 后，第二次循環(huán)來執(zhí)行主線程任務(wù)的時(shí)候，判斷 while 滿足就睡了，等待子線程來喚醒。這樣邏輯就很清楚了，主線程和子線程你一下我一下輪流執(zhí)行各自的任務(wù)，這種節(jié)奏共循環(huán)50次。

另外有個(gè)小小的說明：這里其實(shí)用 if 來判斷也是可以的，但是為什么要用 while 呢？因?yàn)橛袝r(shí)候線程會(huì)假醒（就好像人的夢(mèng)游，明明正在睡，結(jié)果站起來了），如果用的是 if 的話，那么它假醒了后，就不會(huì)再返回去判斷 if 了，那它就很自然的往下執(zhí)行任務(wù)，好了，另一個(gè)線程正在執(zhí)行呢，啪嘰一下就與另一個(gè)線程之間相互影響了。但是如果是 while 的話就不一樣了，就算線程假醒了，它還會(huì)判斷一下 while 的，但是此時(shí)另一個(gè)線程在執(zhí)行啊，bShouldSub 并沒有被修改，所以還是進(jìn)到 while 里了，又被睡了~所以很安全，不會(huì)影響另一個(gè)線程！官方 JDK 文檔中也是這么干的。

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任務(wù)調(diào)度

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