線程通信—多線程交替輸出

方法一:CAS

每個線程自旋獲取是否打印標(biāo)識丽惭,利用原子類實現(xiàn)(AtomicInteger),
實現(xiàn)簡單但是性能不友好

方法二:Object的wait/notify 阻塞和喚醒機(jī)制

wait():讓當(dāng)前線程進(jìn)入等待狀態(tài)蛉谜,同時伴郁,wait()也會讓當(dāng)前線程釋放它所持有的鎖湖苞∵氲郏“直到其他線程調(diào)用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”拌倍,當(dāng)前線程被喚醒(進(jìn)入“就緒狀態(tài)”)

notify()和notifyAll():則是喚醒當(dāng)前對象上的等待線程;notify()是喚醒單個線程枉层,而notifyAll()是喚醒所有的線程。

  Object object = new Object();
        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("A");//喚醒一個線程
                    object.notify();
                    
                    try {
                        object.wait();//當(dāng)前線程掛起赐写,被另一個線程喚醒后鸟蜡,繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼
                      //這里就是繼續(xù)下一步for循環(huán)
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                object.notify();
            }
        }).start();
           
        //想要A先輸出,這里得sleep,否則有可能輸出BABA
        Thread.sleep(100L);
 
        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                     System.out.println("B");
                    object.notify();//喚醒一個線程
                   
                    try {
                        object.wait();//當(dāng)前線程掛起
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                object.notify();
            }
        }).start();

當(dāng)多個線程同時訪問一個線程安全方法時我們可以使用synchronized關(guān)鍵字來給方法加鎖挺邀。
當(dāng)某個線程需要訪問方法時,會先獲取訪問該方法的鎖揉忘,當(dāng)訪問完畢再釋放鎖。當(dāng)多個線程在等待調(diào)用隊列中端铛,操作系統(tǒng)根據(jù)一定的調(diào)度算法泣矛,取出下一個線程來執(zhí)行方法,完成方法的并行到串行的執(zhí)行過程禾蚕。每個對象都擁有一個Monitor您朽,我們可以將Monitor理解為對象的鎖。每個線程訪問任意對象時必須要先獲取該對象的Monitor 才能訪問换淆。當(dāng)synchro-nized修飾一個對象時哗总,它控制多線程訪問該對象的方法正是通過對象的Monitor實現(xiàn)。

對象的wait()是讓當(dāng)前線程釋放該對象Monitor鎖并且進(jìn)入訪問該對象的等待隊列倍试,當(dāng)前線程會進(jìn)入掛起狀態(tài)讯屈,等待操作系統(tǒng)喚起(notify),掛起的線程重新獲取對該對象的訪問鎖才能進(jìn)入運行狀態(tài)县习。因為自身已經(jīng)掛起涮母,所以已經(jīng)掛起的線程無法喚醒自己,必須通過別的線程告訴操作系統(tǒng)躁愿,再由操作系統(tǒng)喚醒叛本。
Monitor是不能被并發(fā)訪問的(否則Monitor狀態(tài)會出錯,操作系統(tǒng)根據(jù)錯誤的狀態(tài)調(diào)度導(dǎo)致系統(tǒng)錯亂)彤钟,

而wait和nofity 正是改變Monitor的狀態(tài)来候,所以使用wait、notify方法時样勃,必須對對象使用synchronized加鎖吠勘,只有線程獲取對象的Monitor鎖之后才能進(jìn)行wait、notify操作否則將拋出IllegalMonitorStateException異常

方法三:利用Semaphore信號量

Semaphore概述: Semaphore是一種計數(shù)信號量峡眶,用于控制對共享資源的訪問剧防。它維護(hù)了一個內(nèi)部計數(shù)器,表示可用的許可數(shù)量辫樱。線程可以通過獲取許可來訪問資源峭拘,并在使用完資源后釋放許可。如果許可數(shù)量為0,則獲取許可的線程將被阻塞鸡挠,直到有其他線程釋放許可為止辉饱。底層是基于AQS實現(xiàn)的。

初始化Semaphore對象拣展,指定初始許可數(shù)量彭沼。
線程通過調(diào)用acquire()方法獲取許可,如果許可數(shù)量不足备埃,線程將被阻塞姓惑。
線程在使用完資源后,通過調(diào)用release()方法釋放許可按脚。
可以通過availablePermits()方法獲取當(dāng)前可用的許可數(shù)量

    void print() {
        Semaphore semaphore1 = new Semaphore(1);
        Semaphore semaphore2 = new Semaphore(0);
        new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    semaphore1.acquire();
                    System.out.println("A");
                    semaphore2.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        //Thread.sleep(1000L),相比于方法3&4這里的睡眠時間不需要了
        // semaphore2信號量初始化為0于毙,t2線程執(zhí)行acquire()會阻塞,當(dāng)t1執(zhí)行semaphore2.release()后t2才會執(zhí)行
        new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    semaphore2.acquire();
                    System.out.println("B");
                    semaphore1.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
 
    }

Semaphore vs. Lock:

Semaphore和Lock(如ReentrantLock)都可以用于線程之間的互斥訪問控制辅搬。它們的區(qū)別在于:

  • Semaphore允許多個線程同時訪問資源唯沮,而Lock一次只允許一個線程訪問資源。
  • Semaphore是基于計數(shù)的機(jī)制堪遂,可以控制同時訪問的線程數(shù)量介蛉,而Lock只是簡單的互斥鎖。 根據(jù)具體場景蚤氏,選擇Semaphore還是Lock取決于對資源的訪問控制需求甘耿。

Semaphore vs. Condition:

Semaphore和Condition都可以用于線程之間的同步和通信踊兜,但在不同的場景下有不同的用途:

  • Semaphore主要用于控制對資源的訪問竿滨,限制并發(fā)線程的數(shù)量。

  • Condition主要用于線程之間的協(xié)調(diào)捏境,可以通過await()和signal()等方法實現(xiàn)線程的等待和喚醒于游。

Semaphore的適用場景:

Semaphore在以下場景中特別有用:

  • 控制對有限資源的并發(fā)訪問,如數(shù)據(jù)庫連接池垫言、線程池等贰剥。
  • 限制同時執(zhí)行某個操作的線程數(shù)量,如限流和限制并發(fā)請求等筷频。
  • 在生產(chǎn)者-消費者模式中平衡生產(chǎn)者和消費者之間的速度差異蚌成。

方法四: Lock和Condition的方式

    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition c1 = lock.newCondition();
    Condition c2 = lock.newCondition();
    void print() {
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    System.out.println("A");
                    //喚醒c2,c1阻塞凛捏,(c1喚醒c2)如此循環(huán)
                   c2.signal();                    
                   c1.await();
     
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }).start();
 
        try {
            //確保t1已經(jīng)阻塞
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    System.out.println("B");
                    c1.signal();  //喚醒c1担忧,c2阻塞,(c2喚醒c1)如此循環(huán)
                    c2.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }).start();
 
 
    }

方法五:ReentranLock公平鎖

 Lock lock = new ReentrantLock(true);
    volatile int printFlag = 0;
    void print() {
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; ) {
                lock.lock();
                try {
                    if(printFlag == 0){
                        System.out.println("A");
                        i++;
                        printFlag = 1;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }).start();
        
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10;) {
                lock.lock();
                try {
                    if(printFlag == 1){
                        System.out.println("B");
                        i++;
                        printFlag = 0;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }).start();

方法六:阻塞隊列

利用阻塞隊列take方法坯癣,隊列為空時瓶盛,阻塞;

  private BlockingQueue<Integer> queueA = new LinkedBlockingQueue<Integer>() {{
        add(0);
    }};
    private BlockingQueue<Integer> queueB = new LinkedBlockingQueue<>();
 
    void print() {
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++ ) {
                try {
                    queueA.take();
                    System.out.println("A");
                    queueB.add(0);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10;i++) {
                try {
                    queueB.take();
                    System.out.println("B");
                    queueA.add(0);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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