Java多线程间的通信
本文提纲
一. 线程的几种状态
二. 线程间的相互作用
三.实例代码分析
一. 线程的几种状态
线程有四种状态，任何一个线程肯定处于这四种状态中的一种：
(1). 产生（New）：线程对象已经产生，但尚未被启动，所以无法执行。如通过new产生了一个线程对象后没对它调用start()函数之前。
(2). 可执行（Runnable）：每个支持多线程的系统都有一个排程器，排程器会从线程池中选择一个线程并启动它。
当一个线程处于可执行状态时，表示它可能正处于线程池中等待排排程器启动它；也可能它已正在执行。
如执行了一个线程对象的start()方法后，线程就处于可执行状态，但显而易见的是此时线程不一定正在执行中。
(3). 死亡（Dead）：当一个线程正常结束，它便处于死亡状态。如一个线程的run()函数执行完毕后线程就进入死亡状态。
(4). 停滞（Blocked）：当一个线程处于停滞状态时，系统排程器就会忽略它，不对它进行排程。
二.线程间的相互作用
线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。
Object类中相关的方法有两个notify方法和三个wait方法：
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html
因为wait和notify方法定义在Object类中，因此会被所有的类所继承。
这些方法都是final的，即它们都是不能被重写的，不能通过子类覆写去改变它们的行为。
wait()方法
wait()方法使得当前线程必须要等待，等到另外一个线程调用notify()或者notifyAll()方法。
当前的线程必须拥有当前对象的monitor，也即lock，就是锁。
线程调用wait()方法，释放它对锁的拥有权，然后等待另外的线程来通知它（通知的方式是notify()或者notifyAll() 方法），这样它才能重新获得锁的拥有权和恢复执行。
要确保调用wait()方法的时候拥有锁，即，wait()方法的调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。
wait()与sleep()比较
当线程调用了wait()方法时，它会释放掉对象的锁。
另一个会导致线程暂停的方法：Thread.sleep()，它会导致线程睡眠指定的毫秒数，但线程在睡眠的过程中是不会释放 掉对象的锁的。
notify()方法
notify()方法会唤醒一个等待当前对象的锁的线程。
如果多个线程在等待，它们中的一个将会选择被唤醒。这种选择是随意的，和具体实现有关。（线程等待一个对象的锁 是由于调用了wait方法中的一个）。
被唤醒的线程是不能被执行的，需要等到当前线程放弃这个对象的锁。
被唤醒的线程将和其他线程以通常的方式进行竞争，来获得对象的锁。也就是说，被唤醒的线程并没有什么优先权，也 没有什么劣势，
对象的下一个线程还是需要通过一般性的竞争。
notify()方法应该是被拥有对象的锁的线程所调用。
（This method should only be called by a thread that is the owner of this object's monitor.）
换句话说，和wait()方法一样，notify方法调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。
wait()和notify()方法要求在调用时线程已经获得了对象的锁，因此对这两个方法的调用需要放在synchronized方法或 synchronized块中。
一个线程变为一个对象的锁的拥有者是通过下列三种方法：
1.执行这个对象的synchronized实例方法。
2.执行这个对象的synchronized语句块。这个语句块锁的是这个对象。
3.对于Class类的对象，执行那个类的synchronized、static方法。
三.实例代码分析
利用两个线程，对一个整形成员变量进行变化，一个对其增加，一个对其减少，利用线程间的通信，实现该整形变量0101这样交替的变更。
/**
* 进行减少操作的线程。
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class DecreaseThread extends Thread
{
private NumberHolder numberHolder;
public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder)
{
this.numberHolder = numberHolder;
}
@Override
public void run()
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
/**
* 进行一定的延时
*/
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
/**
* 进行减少操作
*/
numberHolder.decrease();
}
}
}
/**
* 进行增加操作的线程。
*
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class IncreaseThread extends Thread {
private NumberHolder numberHolder;
public IncreaseThread(NumberHolder numberHolder) {
this.numberHolder = numberHolder;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
/**
* 进行一定的延时
*/
try {
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 进行增加操作
*/
numberHolder.increase();
}
}
}
/**
* 进行减少操作的线程。
*
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class DecreaseThread extends Thread {
private NumberHolder numberHolder;
public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder) {
this.numberHolder = numberHolder;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
/**
* 进行一定的延时
*/
try {
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 进行减少操作
*/
numberHolder.decrease();
}
}
}
/**
* 线程测试。
* @author cary
* @version 1.0.0
*/
public class NumberTest {
public static void main(String[] args) {
NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();
Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);
Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);
t1.start();
t2.start();
}
}
如果再增加2个线程，即把其中的NumberTest类改为如下：
public class NumberTest
{
public static void main(String[] args)
{
NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();
Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);
Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);
Thread t3 = new IncreaseThread(numberHolder);
Thread t4 = new DecreaseThread(numberHolder);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
运行后发现，加上t3和t4之后结果就错了。
为什么两个线程的时候执行结果正确而四个线程的时候就不对了呢？
因为线程在wait()的时候，接收到其他线程的通知，即往下执行，不再进行判断。两个线程的情况下，唤醒的肯定是另一个线程；
但是在多个线程的情况下，执行结果就会混乱无序。
比如，一个可能的情况是，一个增加线程执行的时候，其他三个线程都在wait，这时候第一个线程调用了notify()方法，
其他线程都将被唤醒，然后执行各自的增加或减少方法。
解决的方法就是：在被唤醒之后仍然进行条件判断，去检查要改的数字是否满足条件，如果不满足条件就继续睡眠。
把两个方法中的if改为while即可。
public class NumberHolder
{
private int number;
public synchronized void increase()
{
while (0 != number)
{
try
{
wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 能执行到这里说明已经被唤醒，并且number不为0
number++;
System.out.println(number);
// 通知在等待的线程
notify();
}
public synchronized void decrease()
{
while (0 == number)
{
try
{
wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 能执行到这里说明已经被唤醒，并且number不为0
number--;
System.out.println(number);
notify();
}
}
