Java多线程 - 线程通信

1. 通信方式

要想实现多个线程之间的协同，如:线程执行先后顺序、获取某个线程执行的结果等等。涉及到线程之间相互通信，分为下面四类:

• 文件共享
• 网络共享
• 共享变量
• jdk提供的线程协调API
  细分为: suspend/resume、wait/notify、park/unpark

(1) 文件共享

文件共享

(2) 网络共享

网络资源的共享，此处略

(3) 变量共享

变量共享

2. 线程协作 - JDK API

JDK中对于需要多线程协作完成某一任务的场景，提供了对应API支持。多线程协作的典型场景就是：生产者-消费者模型。（线程阻塞、线程唤醒）

例子：线程1 去买包子，没有包子，则不再执行。线程2 生产出包子，通知线程1 继续执行。

生产消费模型-买包子

(1) 被弃用的 suspend和resume

作用:调用suspend挂起目标线程，通过resume可以恢复线程执行。 被弃用的原因是过于容易引起死锁。

    /** 包子店 */
    public static Object baozidian = null;

    /** 正常的suspend/resume */
    public void suspendResumeTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                Thread.currentThread().suspend();
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        consumerThread.resume();
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

• suspend 和 resume 死锁示例1 - 同步代码中使用

    /** 死锁的suspend/resume。 suspend并不会像wait一样释放锁，故此容易写出死锁代码 */
    public void suspendResumeDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                // 当前线程拿到锁，然后挂起
                synchronized (this) {
                    Thread.currentThread().suspend();
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        // 争取到锁以后，再恢复consumerThread
        synchronized (this) {
            consumerThread.resume();
        }
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

• suspend 和 resume 死锁示例2 - suspend在resume后边执行

    /** 导致程序永久挂起的suspend/resume */
    public void suspendResumeDeadLockTest2() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) {
                System.out.println("1、没包子，进入等待");
                try { // 为这个线程加上一点延时
                    Thread.sleep(5000L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 这里的挂起执行在resume后面
                Thread.currentThread().suspend();
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        consumerThread.resume();
        System.out.println("3、通知消费者");
        consumerThread.join();
    }

(2) wait/notify机制

这些方法只能由同一对象锁的持有者线程调用，也就是写在同步块里面，否则会抛出illegalMonitorStateException异常。

wait方法导致当前线程等待，加入该对象的等待集合中，并且放弃当前持有的对象锁。notify/notifyAll方法唤醒一个或所有正在等待这个对象锁的线程。

注意∶虽然会wait自动解锁，但是对顺序有要求，如果在notify被调用之后，才开始wait方法的调用，线程会永远处于WAITING状态。要避免死锁，那么顺序很重要。

• 正常的wait/notify

    /** 正常的wait/notify */
    public void waitNotifyTest() throws Exception {
        // 启动线程
        new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                synchronized (this) {
                    try {
                        System.out.println("1、进入等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        }).start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        synchronized (this) {
            this.notifyAll();
            System.out.println("3、通知消费者");
        }
    }

• 会导致程序永久等待的wait/notify

public void waitNotifyDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                try {
                    Thread.sleep(5000L);
                } catch (InterruptedException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
                synchronized (this) {
                    try {
                        System.out.println("1、进入等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        }).start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        synchronized (this) {
            this.notifyAll();
            System.out.println("3、通知消费者");
        }
    }

(3) park/unpark机制

线程调用park则等待“许可”，unpark方法为指定线程提供“许可(permit)”。

不要求park和unpark方法的调用顺序。

多次调用unpark之后，再调用park，线程会直接运行。但不会叠加，也就是说，连续多次调用park方法，第一次会拿到“许可”直接运行，后续调用会进入等待。park 只是一个标志位，不是一个累计数值。

park 没有顺序的要求，但是不会释放锁，所以在同步代码中会有死锁产生的风险

需要引入 java.util.concurrent.locks.LockSupport 包的支持

• 正常的park/unpark

    /** 正常的park/unpark */
    public void parkUnparkTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                LockSupport.park();
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        LockSupport.unpark(consumerThread);
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

• 死锁的park/unpark

    /** 死锁的park/unpark */
    public void parkUnparkDeadLockTest() throws Exception {
        // 启动线程
        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
                System.out.println("1、进入等待");
                // 当前线程拿到锁，然后挂起
                synchronized (this) {
                    LockSupport.park();
                }
            }
            System.out.println("2、买到包子，回家");
        });
        consumerThread.start();
        // 3秒之后，生产一个包子
        Thread.sleep(3000L);
        baozidian = new Object();
        // 争取到锁以后，再恢复consumerThread
        synchronized (this) {
            LockSupport.unpark(consumerThread);
        }
        System.out.println("3、通知消费者");
    }

伪唤醒

警告!之前代码中用if语句来判断，是否进入等待状态，是错误的!
官方建议应该在循环中检查等待条件，原因是处于等待状态的线程可能会收到错误警报和伪唤醒，如果不在循环中检查等待条件，程序就会在没有满足结束条件的情况下退出。

伪唤醒是指线程并非因为notify、notifyall、unpark等api调用而唤醒,是更底层原因导致的。

避免的方式，建议使用 while 替换 if

伪唤醒

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