多線程協(xié)作的基本機(jī)制 wait/notify
多線程之間除了競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)同一個(gè)資源外，也經(jīng)常需要相互協(xié)作，怎么協(xié)作呢？本節(jié)就來(lái)介紹Java中多線程協(xié)作的基本機(jī)制 wait/notify。
wait 實(shí)際上做了什么呢？它在等待什么？之前我們說(shuō)過(guò)，每個(gè)對(duì)象都有一把鎖和等待隊(duì)列，一個(gè)線程在進(jìn)入 synchronized 代碼塊時(shí)，會(huì)嘗試獲取鎖，如果獲取不到則會(huì)把當(dāng)前線程加入等待隊(duì)列中，其實(shí)，除了用于鎖的等待隊(duì)列，每個(gè)對(duì)象還有另一個(gè)等待隊(duì)列，表示條件隊(duì)列，該隊(duì)列用于線程間的協(xié)作。
notify 做的事情就是從條件隊(duì)列中選一個(gè)線程，將其從隊(duì)列中移除并喚醒，notify 和 notifyAll 的區(qū)別是，它會(huì)移除條件隊(duì)列中所有的線程并全部喚醒。
wait/notify 方法只能在 synchronized 代碼塊內(nèi)被調(diào)用，如果調(diào)用 wait/notify 方法時(shí)，當(dāng)前線程沒(méi)有持有對(duì)象鎖，會(huì)拋出異常 java.lang.IllegalMonitor-StateException。
同時(shí)開(kāi)始
每個(gè)線程在開(kāi)始前進(jìn)行 wait，然后主線程通過(guò) notifyAll 喚醒所有。
同時(shí)結(jié)束
我們之前通過(guò)主線程等待子線程使用的是 join，但是 join 有時(shí)比較麻煩，需要主線程逐一等待每個(gè)子線程。
主線程先等待，只有等到所有子線程結(jié)束。然后一個(gè)條件，必須先 wait，再 notify。
異步結(jié)果
一種常見(jiàn)的模式是異步調(diào)用，異步調(diào)用返回一個(gè)一般稱為 Future 的對(duì)象，通過(guò)它可以獲得最終的結(jié)果。
package qy.basic.ch21;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
/**
* 線程池自定義任務(wù) 簡(jiǎn)單 demo
*/
public class Ch21_10_Executor {
interface MyFuture<V> {
// 阻塞直到線程運(yùn)行結(jié)束
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
}
static class MyExecutor {
// 它封裝了創(chuàng)建子線程，同步獲取結(jié)果的過(guò)程，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行子線程
public <V> MyFuture<V> submit(final Callable<V> callable) {
Object lock = new Object();
ExecutorThread<V> thread = new ExecutorThread<>(callable, lock);
thread.start();
MyFuture<V> future = new MyFuture<V>() {
@Override
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
synchronized (lock) {
while(!thread.isDone) {
lock.wait();
}
if (thread.getException() != null) {
throw new ExecutionException(thread.getException());
}
V v = thread.getResult();
return v;
}
}
};
return future;
}
}
static class ExecutorThread<V> extends Thread {
private V result;
private Exception exception;
boolean isDone = false;
private Callable<V> callable;
private Object lock;
public ExecutorThread(Callable<V> callable, Object lock) {
this.callable = callable;
this.lock = lock;
}
@Override
public void run() {
try {
result = callable.call();
} catch (Exception e) {
exception = e;
} finally {
synchronized (lock) {
isDone = true;
lock.notifyAll();
}
}
}
public V getResult() {
return result;
}
public Exception getException() {
return exception;
}
public boolean isDone() {
return isDone;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyExecutor executor = new MyExecutor();
Callable<String> callable = new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
Thread.sleep(2000);
return "hello MyExecutor!";
}
};
MyFuture<String> future = executor.submit(callable);
// 獲取異步調(diào)取結(jié)果
String result = future.get();
System.out.println("result = " + result);
}
}
集合點(diǎn)
各個(gè)線程先是分頭行動(dòng)，各自到達(dá)一個(gè)集合點(diǎn)，在集合點(diǎn)需要集齊所有線程，交換數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行下一步動(dòng)作。
線程中斷
stop 方法看上去就可以停止線程，但這個(gè)方法被標(biāo)記為了過(guò)時(shí)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們不應(yīng)該使用它，可以忽略它。
在 Java 中，停止一個(gè)線程的主要機(jī)制是中斷，中斷并不是強(qiáng)迫終止一個(gè)線程，它是一種協(xié)作機(jī)制，是給線程傳遞一個(gè)取消信號(hào)，但是由線程來(lái)決定如何以及何時(shí)退出。
void interrupt（）方法 ：中斷線程，例如，當(dāng)線程A運(yùn)行時(shí)，線程B可以調(diào)用線程A的interrupt（）方法來(lái)設(shè)置線程A的中斷標(biāo)志為 true 并立即返回。設(shè)置標(biāo)志僅僅是設(shè)置標(biāo)志，線程A實(shí)際并沒(méi)有被中斷，它會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行。如果線程處于了阻塞狀態(tài)（如線程調(diào)用了thread.sleep、thread.join、thread.wait、1.5中的 condition.await、以及可中斷的通道上的 I/O 操作方法后可進(jìn)入阻塞狀態(tài)），這時(shí)候若線程B調(diào)用線程A的interrupt（）方法，線程A在檢查中斷標(biāo)示時(shí)如果發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)示為true，則會(huì)在這些阻塞方法（sleep、join、wait、1.5中的condition.await 及可中斷的通道上的 I/O 操作方法）調(diào)用處拋出 InterruptedException 異常。并且在拋出異常后立即將線程的中斷標(biāo)示位清除，即重新設(shè)置為 false。拋出異常是為了線程從阻塞狀態(tài)醒過(guò)來(lái)，并在結(jié)束線程前讓程序員有足夠的時(shí)間來(lái)處理中斷請(qǐng)求
boolean isInterrupted（）方法：檢測(cè)當(dāng)前線程是否被中斷，如果是返回 true，否則返回 false。并不清除中斷標(biāo)志位。
public boolean isInterrupted() {
return isInterrupted(false);
}
- boolean interrupted（）方法：檢測(cè)當(dāng)前線程是否被中斷，如果是返回 true，否則返回 false。與 isInterrupted 不同的是，該方法如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前線程被中斷，則會(huì)清除中斷標(biāo)志，并且該方法是 static 靜態(tài)方法，可以通過(guò) Thread 類直接調(diào)用。另外從下面的代碼可以知道，在 interrupted（）內(nèi)部是獲取當(dāng)前調(diào)用線程的中斷標(biāo)志而不是調(diào)用 interrupted（）方法的實(shí)例對(duì)象的中斷標(biāo)志。
public static boolean interrupted() {
return currentThread().isInterrupted(true);
}
線程對(duì)中斷的反應(yīng)
interrupt()對(duì)線程的影響與線程的狀態(tài)和在進(jìn)行的IO操作有關(guān)。我們主要考慮線程的狀態(tài)，IO操作的影響和具體IO以及操作系統(tǒng)有關(guān)，我們就不討論了。線程狀態(tài)有：
? RUNNABLE：線程在運(yùn)行或具備運(yùn)行條件只是在等待操作系統(tǒng)調(diào)度。
? WAITING/TIMED_WAITING：線程在等待某個(gè)條件或超時(shí)。
? BLOCKED：線程在等待鎖，試圖進(jìn)入同步塊。
? NEW/TERMINATED：線程還未啟動(dòng)或已結(jié)束。
RUNNABLE：如果線程在運(yùn)行中，且沒(méi)有執(zhí)行IO操作，interrupt()只是會(huì)設(shè)置線程的中斷標(biāo)志位，沒(méi)有任何其他作用。
WAITING/TIMED_WAITING：線程調(diào)用join/wait/sleep方法會(huì)進(jìn)入 WAITING 或 TIMED_WAITING狀態(tài)，在這些狀態(tài)時(shí)，對(duì)線程對(duì)象調(diào)用interrupt()會(huì)使得該線程拋出InterruptedException。需要注意的是，拋出異常后，中斷標(biāo)志位會(huì)被清空，而不是被設(shè)置。
捕獲到 InterruptedException，通常表示希望結(jié)束該線程，線程大致有兩種處理方式：
1）向上傳遞該異常，這使得該方法也變成了一個(gè)可中斷的方法，需要調(diào)用者進(jìn)行處理；
2）有些情況，不能向上傳遞異常，比如 Thread 的 run 方法，它的聲明是固定的，不能拋出任何受檢異常，這時(shí)，應(yīng)該捕獲異常，進(jìn)行合適的清理操作，清理后，一般應(yīng)該調(diào)用 Thread 的 interrupt 方法設(shè)置中斷標(biāo)志位，使得其他代碼有辦法知道它發(fā)生了中斷。
BLOCKED：如果線程在等待鎖，對(duì)線程對(duì)象調(diào)用interrupt()只是會(huì)設(shè)置線程的中斷標(biāo)志位，線程依然會(huì)處于BLOCKED狀態(tài)，也就是說(shuō)，interrupt()并不能使一個(gè)在等待鎖的線程真正“中斷”。
NEW/TERMINATED：如果線程尚未啟動(dòng)（NEW），或者已經(jīng)結(jié)束（TERMINATED），則調(diào)用interrupt()對(duì)它沒(méi)有任何效果，中斷標(biāo)志位也不會(huì)被設(shè)置。
參考
- Java 編程的邏輯-微信讀書(shū)
https://weread.qq.com/web/reader/b51320f05e159eb51b29226kc81322c012c81e728d9d180
