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线程之间的通信(thread signal)

线程通信的目的是为了能够让线程之间相互发送信号。另外,线程通信还能够使得线程等待其它线程的信号,比如,线程b可以等待线程a的信号,这个信号可以是线程a已经处理完成的信号。

有一个简单的实现线程之间通信的方式,就是在共享对象的变量中设置信号值。比如线程a在一个同步块中设置一个成员变量<code>hasdatatoprocess</code>值为<code>true</code>,而线程b同样在一个同步块中读取这个成员变量。下面例子演示了一个持有信号值的对象,并提供了设置信号值和获取信号值的同步方法:

threadb计算完成会在共享对象中设置信号值:

threada在循环中一直检测共享对象的信号值,等待threadb计算完成的信号:

很明显,采用共享对象方式通信的线程a和线程b必须持有同一个<code>mysignal</code>对象的引用,这样它们才能彼此检测到对方设置的信号。当然,信号也可存储在共享内存buffer中,它和实例是分开的。

从上面例子中可以看出,线程a一直在等待数据就绪,或者说线程a一直在等待线程b设置<code>hasdatatoprocess</code>的信号值为true:

为什么说是忙等呢?因为上面代码一直在执行循环,直到<code>hasdatatoprocess</code>被设置为true。

忙等意味着线程还处于运行状态,一直在消耗cpu资源,所以,忙等不是一种很好的现象。那么能不能让线程在等待信号时释放cpu资源进入阻塞状态呢?其实<code>java.lang.object</code>提供的wait()、notify()、notifyall()方法就可以解决忙等问题。

java提供了一种内联机制可以让线程在等待信号时进入非运行状态。当一个线程调用任何对象上的wait()方法时便会进入非运行状态,直到另一个线程调用同一个对象上的notify()或notifyall()方法。

为了能够调用一个对象的wait()、notify()方法,调用线程必须先获得这个对象的锁。因为线程只有在同步块中才会占用对象的锁,所以线程必须在同步块中调用wait()、notify()方法。

我们把上面通过共享对象通信的例子改成调用对象wait()、notify()方法来实现:

首先我们先构造一个任意对象,我们又把它称作监控对象:

threadd负责计算,在计算完成时唤醒被阻塞的threadc:

threadc等待threadd的唤醒:

在这个例子中,线程c因调用了监控对象的wait()方法而挂起,线程d通过调用监控对象的notify()方法唤醒挂起的线程c。我们还可以看到,两个线程都是在同步块中调用的wait()和notify()方法。如果一个线程在没有获得对象锁的前提下调用了这个对象的wait()或notify()方法,方法调用时将会抛出 <code>illegalmonitorstateexception</code>异常。

注意,当一个线程调用一个对象的notify()方法,则会唤醒正在等待这个对象所有线程中的一个线程(唤醒的线程是随机的),当线程调用的是对象的notifyall()方法,则会唤醒所有等待这个对象的线程(唤醒的所有线程中哪一个会执行也是不确定的)。

这里还有一个问题,既然调用对象wait()方法的线程需要获得这个对象的锁,那么这会不会阻塞其它线程调用这个对象的notify()方法呢?答案是不会阻塞,当一个线程调用监控对象的wait()方法时,它便会释放掉这个监控对象锁,以便让其它线程能够调用这个对象的notify()方法或者wait()方法。

另外,当一个线程被唤醒时不会立刻退出wait()方法,只有当调用notify()的线程退出它的同步块为止。也就是说,被唤醒的线程只有重新获得监控对象锁时才会退出wait()方法,因为wait()方法在同步块中,它的执行需要再次获得对象锁。所以,当通过notifyall()方法唤醒被阻塞的线程时,一次只能有一个线程会退出wait()方法,同样是因为每个线程都需要先获得监控对象锁才能执行同步块中的wait()方法退出。