手撕Java多執行緒（四）執行緒之間的協作

iiiiiiiivan發表於2024-03-10
Java執行緒

執行緒之間的協作

當多個執行緒可以一起去解決某個問題時，如果某些部分必須在其他部分之前完成，那麼就需要對執行緒進行協調。

join()

線上程中呼叫另一個執行緒的join()方法，會將當前執行緒掛起，而不是忙等待，直到目標執行緒結束。

對於以下程式碼，雖然b執行緒先啟動，但是因為在b執行緒中呼叫了a執行緒的join()方法，b執行緒會等待a執行緒結束才繼續執行，因此最後能夠保證a執行緒的輸出先於b執行緒的輸出。

public class JoinExample {

    private class A extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("A");
        }
    }

    private class B extends Thread {

        private A a;

        B(A a) {
            this.a = a;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                a.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("B");
        }
    }

    public void test() {
        A a = new A();
        B b = new B(a);
        b.start();
        a.start();
    }
}

public static void main(String[] args) {
    JoinExample example = new JoinExample();
    example.test();
}

A
B

wait() notify() notifyAll()

呼叫wait()使得執行緒等待某個條件滿足，執行緒在等待時會被掛起，當其他執行緒的執行使得這個條件滿足時，其他執行緒會呼叫notify()或者notifyAll()來喚醒掛起的執行緒。

它們都屬於Object的一部分，而不屬於Thread。

只能用在同步方法或者同步控制塊中使用，否則會在執行時丟擲IllegalMonitorStateExeception。

使用wait()掛起期間，執行緒會釋放鎖。這是因為，如果沒有釋放鎖，那麼其它執行緒就無法進入物件的同步方法或者同步控制塊中，那麼就無法執行notify()或者notifyAll()來喚醒掛起的執行緒，造成死鎖。

public class WaitNotifyExample {
    public synchronized void before() {
        System.out.println("before");
        notifyAll();
    }

    public synchronized void after() {
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    WaitNotifyExample example = new WaitNotifyExample();
    executorService.execute(() -> example.after());
    executorService.execute(() -> example.before());
}

before
after

wait() 和 sleep() 的區別

  • wait() 是 Object 的方法，而 sleep() 是 Thread 的靜態方法；
  • wait() 會釋放鎖，sleep() 不會。

await() signal() signalAll()

java.util.concurrent 類庫中提供了 Condition 類來實現執行緒之間的協調，可以在 Condition 上呼叫 await() 方法使執行緒等待，其它執行緒呼叫 signal() 或 signalAll() 方法喚醒等待的執行緒。相比於 wait() 這種等待方式，await() 可以指定等待的條件，因此更加靈活。

使用 Lock 來獲取一個 Condition 物件。

public class AwaitSignalExample {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

    public void before() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("before");
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void after() {
        lock.lock();
        try {
            condition.await();
            System.out.println("after");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    AwaitSignalExample example = new AwaitSignalExample();
    executorService.execute(() -> example.after());
    executorService.execute(() -> example.before());
}

before
after

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