详谈java线程与线程、进程与进程间通信

线程与线程间通信

一、基本概念以及线程与进程之间的区别联系:

关于进程和线程,首先从定义上理解就有所不同

1、进程是什么?

是具有一定独立功能的程序、它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,重点在系统调度和单独的单位,也就是说进程是可以独 立运行的一段程序。

2、线程又是什么?

线程进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,他是比进程更小的能独立运行的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源。

在运行时,只是暂用一些计数器、寄存器和栈 。

他们之间的关系

1、一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程(通常说的主线程)。

2、资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

3、线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

4、处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。

5、线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。

从三个角度来剖析二者之间的区别

1、调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。

2、并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。

3、拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。.

二、多线程间通信方式:

1、共享变量

2、wait/notify机制

3、Lock/Condition机制

4、管道

三、共享变量

线程间发送信号的一个简单方式是在共享对象的变量里设置信号值。线程A在一个同步块里设置boolean型成员变量hasDataToProcess为true,线程B也在同步块里读取hasDataToProcess这个成员变量。这个简单的例子使用了一个持有信号的对象,并提供了set和check方法:

public class MySignal{

 protected boolean hasDataToProcess = false;

 public synchronized boolean hasDataToProcess(){
  return this.hasDataToProcess;
 }

 public synchronized void setHasDataToProcess(boolean hasData){
  this.hasDataToProcess = hasData;
 }

}

线程A和B必须获得指向一个MySignal共享实例的引用,以便进行通信。如果它们持有的引用指向不同的MySingal实例,那么彼此将不能检测到对方的信号。需要处理的数据可以存放在一个共享缓存区里,它和MySignal实例是分开存放的。

四、wait()/notify机制

为了实现线程通信,我们可以使用Object类提供的wait()、notify()、notifyAll()三个方法。调用wait()方法会释放对该同步监视器的锁定。这三个方法必须由同步监视器对象来调用,这可分成两种情况:

•对于使用synchronized修饰的同步方法,因为该类的默认实例是(this)就是同步监视器,所以可以直接调用这三使用个方法。

•对于synchronized修饰的同步代码块,同步监视器是synchronized括号里的对象,所以必须使用该对象调用这三个方法。

假设系统中有两条线程,这两条线程分别代表取钱者和存钱者。现在系统有一种特殊的要求,系统要求存款者和取钱者不断的实现存款和取钱动作,而且要求每当存款者将钱存入指定账户后,取钱者立即将钱取走.不允许存款者两次存钱,也不允许取钱者两次取钱。

我们通过设置一个旗标来标识账户中是否已有存款,有就为true,没有就标为false。具体代码如下:

首先我们定义一个Account类,这个类中有取钱和存钱的两个方法,由于这两个方法可能需要并发的执行取钱、存钱操作,所有将这两个方法都修改为同步方法.(使用synchronized关键字)。

public class Account {
  private String accountNo;
  private double balance;
  //标识账户中是否有存款的旗标
  private boolean flag=false; 

  public Account() {
    super();
  } 

  public Account(String accountNo, double balance) {
    super();
    this.accountNo = accountNo;
    this.balance = balance;
  }  

  public synchronized void draw (double drawAmount){ 

    try {
       if(!flag){
       this.wait();
       }else {
         //取钱
         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 取钱:"+drawAmount);
         balance=balance-drawAmount;
         System.out.println("余额 : "+balance);
         //将标识账户是否已有存款的标志设为false
         flag=false;
         //唤醒其它线程
         this.notifyAll();
       }
      } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
  } 

  public synchronized void deposit(double depositAmount){
   try {
       if(flag){
        this.wait();
       }
       else{
         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱"+depositAmount);
         balance=balance+depositAmount;
         System.out.println("账户余额为:"+balance);
         flag=true;
         //唤醒其它线程
         this.notifyAll();
       }
    } catch (Exception e) {
      // TODO: handle exception
      e.printStackTrace();
    }
  } 

} 

接下来创建两个线程类,分别为取钱和存钱线程!

取钱线程类:

public class DrawThread implements Runnable { 

  private Account account;
  private double drawAmount; 

  public DrawThread(Account account, double drawAmount) {
    super();
    this.account = account;
    this.drawAmount = drawAmount;
  } 

  public void run() {
    for(int i=0;i<100;i++){
     account.draw(drawAmount);
    }
  }
}

存钱线程类:

public class depositThread implements Runnable{
  private Account account;
  private double depositAmount; 

  public depositThread(Account account, double depositAmount) {
    super();
    this.account = account;
    this.depositAmount = depositAmount;
  } 

  public void run() {
  for(int i=0;i<100;i++){
     account.deposit(depositAmount);
   }
  } 

}

最后我们测试一下这个取钱和存钱的操作

public class TestDraw { 

  public static void main(String[] args) {
    //创建一个账户
    Account account=new Account();
    new Thread(new DrawThread(account, 800),"取钱者").start();
    new Thread(new depositThread(account, 800),"存款者甲").start();
    new Thread(new depositThread(account, 800),"存款者乙").start();
    new Thread(new depositThread(account, 800),"存款者丙").start(); 

  } 

}

大致的输出结果:

存款者甲存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者丙存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者甲存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者丙存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者甲存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者丙存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者甲存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者丙存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0
存款者甲存钱800.0
账户余额为:800.0
取钱者 取钱:800.0
余额 : 0.0 

五、Lock/Condition机制

如何程序不使用synchronized关键字来保持同步,而是直接适用Lock对像来保持同步,则系统中不存在隐式的同步监视器对象,也就不能使用wait()、notify()、notifyAll()来协调线程的运行.

当使用LOCK对象保持同步时,JAVA为我们提供了Condition类来协调线程的运行。关于Condition类,JDK文档里进行了详细的解释.,再次就不啰嗦了。

我们就拿Account类进行稍微的修改 一下吧!

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 

public class Account { 

  //显示定义Lock对象
  private final Lock lock=new ReentrantLock();
  //获得指定Lock对象对应的条件变量
  private final Condition con=lock.newCondition();   

  private String accountNo;
  private double balance;
  //标识账户中是否有存款的旗标
  private boolean flag=false; 

  public Account() {
    super();
  } 

  public Account(String accountNo, double balance) {
    super();
    this.accountNo = accountNo;
    this.balance = balance;
  }  

  public void draw (double drawAmount){ 

    //加锁
    lock.lock();
    try {
       if(!flag){
//      this.wait();
       con.await();
       }else {
         //取钱
         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 取钱:"+drawAmount);
         balance=balance-drawAmount;
         System.out.println("余额 : "+balance);
         //将标识账户是否已有存款的标志设为false
         flag=false;
         //唤醒其它线程
//        this.notifyAll();
         con.signalAll();
       }
      } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
      finally{
        lock.unlock();
      }
  } 

  public void deposit(double depositAmount){
    //加锁
    lock.lock();
    try {
       if(flag){
//       this.wait();
         con.await();
       }
       else{
         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱"+depositAmount);
         balance=balance+depositAmount;
         System.out.println("账户余额为:"+balance);
         flag=true;
         //唤醒其它线程
//        this.notifyAll();
         con.signalAll();
       }
    } catch (Exception e) {
      // TODO: handle exception
      e.printStackTrace();
    }finally{
      lock.unlock();
    }
  } 

} 

输出结果和上面是一样的! 只不过这里 显示的使用Lock对像来充当同步监视器,使用Condition对象来暂停指定线程,唤醒指定线程!

六、管道

管道流是JAVA中线程通讯的常用方式之一,基本流程如下:

1)创建管道输出流PipedOutputStream pos和管道输入流PipedInputStream pis

2)将pos和pis匹配,pos.connect(pis);

3)将pos赋给信息输入线程,pis赋给信息获取线程,就可以实现线程间的通讯了

import java.io.IOException;
import java.io.PipedInputStream;
import java.io.PipedOutputStream;

public class testPipeConnection {

  public static void main(String[] args) {
    /**
     * 创建管道输出流
     */
    PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();
    /**
     * 创建管道输入流
     */
    PipedInputStream pis = new PipedInputStream();
    try {
      /**
       * 将管道输入流与输出流连接 此过程也可通过重载的构造函数来实现
       */
      pos.connect(pis);
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    /**
     * 创建生产者线程
     */
    Producer p = new Producer(pos);
    /**
     * 创建消费者线程
     */
    Consumer1 c1 = new Consumer1(pis);
    /**
     * 启动线程
     */
    p.start();
    c1.start();
  }
}

/**
 * 生产者线程(与一个管道输入流相关联)
 *
 */
class Producer extends Thread {
  private PipedOutputStream pos;

  public Producer(PipedOutputStream pos) {
    this.pos = pos;
  }

  public void run() {
    int i = 0;
    try {
      while(true)
      {
      this.sleep(3000);
      pos.write(i);
      i++;
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

/**
 * 消费者线程(与一个管道输入流相关联)
 *
 */
class Consumer1 extends Thread {
  private PipedInputStream pis;

  public Consumer1(PipedInputStream pis) {
    this.pis = pis;
  }

  public void run() {
    try {
      while(true)
      {
      System.out.println("consumer1:"+pis.read());
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

程序启动后,就可以看到producer线程往consumer1线程发送数据

consumer1:0
consumer1:1
consumer1:2
consumer1:3
......

管道流虽然使用起来方便,但是也有一些缺点

1)管道流只能在两个线程之间传递数据

线程consumer1和consumer2同时从pis中read数据,当线程producer往管道流中写入一段数据后,每一个时刻只有一个线程能获取到数据,并不是两个线程都能获取到producer发送来的数据,因此一个管道流只能用于两个线程间的通讯。不仅仅是管道流,其他IO方式都是一对一传输。

2)管道流只能实现单向发送,如果要两个线程之间互通讯,则需要两个管道流

可以看到上面的例子中,线程producer通过管道流向线程consumer发送数据,如果线程consumer想给线程producer发送数据,则需要新建另一个管道流pos1和pis1,将pos1赋给consumer1,将pis1赋给producer,具体例子本文不再多说。

II.进程与进程间通信

一、进程间通信方式

(1)管道(Pipe):管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,允许一个进程和另一个与它有共同祖先的进程之间进行通信。

(2)命名管道(named pipe):命名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关 系 进程间的通信。命名管道在文件系统中有对应的文件名。命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建。

(3)信号(Signal):信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,进程还可以发送 信号给进程本身;linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外,还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction(实际上,该函数是基于BSD的,BSD为了实现可靠信号机制,又能够统一对外接口,用sigaction函数重新实现了signal函数)。

(4)消息(Message)队列:消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺

(5)共享内存:使得多个进程可以访问同一块内存空间,是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制,如信号量结合使用,来达到进程间的同步及互斥。

(6)内存映射(mapped memory):内存映射允许任何多个进程间通信,每一个使用该机制的进程通过把一个共享的文件映射到自己的进程地址空间来实现它。

(7)信号量(semaphore):主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

(8)套接口(Socket):更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的,但现在一般可以移植到其它类Unix系统上:Linux和System V的变种都支持套接字。

以上这篇详谈java线程与线程、进程与进程间通信就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持我们。

时间: 2017-04-07

简述Java中进程与线程的关系_动力节点Java学院整理

概述 进程与线程,本质意义上说, 是操作系统的调度单位,可以看成是一种操作系统 "资源" .Java 作为与平台无关的编程语言,必然会对底层(操作系统)提供的功能进行进一步的封装,以平台无关的编程接口供程序员使用,进程与线程作为操作系统核心概念的一部分无疑亦是如此.在 Java 语言中,对进程和线程的封装,分别提供了 Process 和 Thread 相关的一些类.本文首先简单的介绍如何使用这些类来创建进程和线程,然后着重介绍这些类是如何和操作系统本地进程线程相对应的,给出了 Java

java中进程与线程_三种实现方式总结(必看篇)

一:进程与线程 概述:几乎任何的操作系统都支持运行多个任务,通常一个任务就是一个程序,而一个程序就是一个进程.当一个进程运行时,内部可能包括多个顺序执行流,每个顺序执行流就是一个线程. 进程:进程是指处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能.进程是系统进行资源分配和调度的一个单位.当程序进入内存运行时,即为进程. 进程的三个特点: 1:独立性:进程是系统中独立存在的实体,它可以独立拥有资源,每一个进程都有自己独立的地址空间,没有进程本身的运行,用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间. 2:

详细解读JAVA多线程实现的三种方式

最近在做代码优化时学习和研究了下JAVA多线程的使用,看了菜鸟们的见解后做了下总结. 1.继承Thread类实现多线程 继承Thread类的方法尽管被我列为一种多线程实现方式,但Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且,启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法.start()方法是一个native方法,它将启动一个新线程,并执行run()方法.这种方式实现多线程很简单,通过自己的类直接extend Thread,并复写run(

JAVA实现线程的三种方法

(1)继承Thread类,重写run函数创建:class xx extends Thread{  public void run(){Thread.sleep(1000) //线程休眠1000毫秒,sleep使线程进入Block状态,并释放资源}}开启线程:对象.start() //启动线程,run函数运行(2)实现Runnable接口,重写run函数开启线程:Thread t = new Thread(对象) //创建线程对象t.start()(3)实现Callable接口,重写call函数C

java 线程详解及线程与进程的区别

java  线程详解及线程与进程的区别 1.进程与线程 每个进程都独享一块内存空间,一个应用程序可以同时启动多个进程.比如IE浏览器,打开一个Ie浏览器就相当于启动了一个进程. 线程指进程中的一个执行流程,一个进程可以包含多个线程. 每个进程都需要操作系统为其分配独立的内存空间,而同一个进程中的多个线程共享这块空间,即共享内存等资源. 每次调用java.exe的时候,操作系统都会启动一个Java虚拟机进程,当启动Java虚拟机进程时候,Java虚拟机都会创建一个主线程,该线程会从程序入口main

Golang与python线程详解及简单实例

Golang与python线程详解及简单实例 在GO中,开启15个线程,每个线程把全局变量遍历增加100000次,因此预测结果是 15*100000=1500000. var sum int var cccc int var m *sync.Mutex func Count1(i int, ch chan int) { for j := 0; j < 100000; j++ { cccc = cccc + 1 } ch <- cccc } func main() { m = new(sync.

详解c# 线程同步

一.线程同步概述 前面的文章都是讲创建多线程来实现让我们能够更好的响应应用程序,然而当我们创建了多个线程时,就存在多个线程同时访问一个共享的资源的情况,在这种情况下,就需要我们用到线程同步,线程同步可以防止数据(共享资源)的损坏. 然而我们在设计应用程序还是要尽量避免使用线程同步, 因为线程同步会产生一些问题: 1. 它的使用比较繁琐.因为我们要用额外的代码把多个线程同时访问的数据包围起来,并获取和释放一个线程同步锁,如果我们在一个代码块忘记获取锁,就有可能造成数据损坏. 2. 使用线程同步会影

Java Cache详解及简单实现

 Java Cache详解及简单实现 概要: 最近在做spring的项目,想做一个缓存,访问数据库,定期来做数据更新 要实现两个功能 可以通过http请求来立刻刷新缓存 缓存可以通过自己配置的时间间隔来定期刷新 通过Controller来做 因为需要通过http来刷新缓存,所以第一个想法就是把缓存做成一个Controller Controller的实现 Controller最大的优势,就是可以通过Spring的配置,注入很多依赖,比如对Service的依赖,对数据库的依赖等. 大量的访问数据库跟

9种Java单例模式详解(推荐)

单例模式的特点 一个类只允许产生一个实例化对象. 单例类构造方法私有化,不允许外部创建对象. 单例类向外提供静态方法,调用方法返回内部创建的实例化对象.  懒汉式(线程不安全) 其主要表现在单例类在外部需要创建实例化对象时再进行实例化,进而达到Lazy Loading 的效果. 通过静态方法 getSingleton() 和private 权限构造方法为创建一个实例化对象提供唯一的途径. 不足:未考虑到多线程的情况下可能会存在多个访问者同时访问,发生构造出多个对象的问题,所以在多线程下不可用这种

linux 守护进程详解及建立守护进程

linux 守护进程详解及建立守护进程 守护进程是一种后台运行并且独立于所有终端控制之外的进程. 守护进程的启动 要启动一个守护进程,可以采取一下几种方式: 在系统期间通过系统的初始化脚本启动守护进程.这些脚本通常在目录etc/rc.d下,通过它们所启动的守护进程具有超级用户的权限.系统的一些基本服务通常都是通过这种方式启动的. 很多网络服务程序都是由inetd守护程序启动的.它监听各种网络请求,如telnet.ftp等,在请求到达时启动相应的服务器程序(telnet server,ftp se

Java BigDecimal详解_动力节点Java学院整理

1.引言 借用<Effactive Java>这本书中的话,float和double类型的主要设计目标是为了科学计算和工程计算.他们执行二进制浮点运算,这是为了在广域数值范围上提供较为精确的快速近似计算而精心设计的.然而,它们没有提供完全精确的结果,所以不应该被用于要求精确结果的场合.但是,商业计算往往要求结果精确,例如银行存款数额,这时候BigDecimal就派上大用场啦. 2.BigDecimal简介 BigDecimal 由任意精度的整数非标度值 和32 位的整数标度 (scale) 组

Java递归算法详解(动力节点整理)

递归算法是一种直接或者间接调用自身函数或者方法的算法.Java递归算法是基于Java语言实现的递归算法.递归算法的实质是把问题分解成规模缩小的同类问题的子问题,然后递归调用方法来表示问题的解.递归算法对解决一大类问题很有效,它可以使算法简洁和易于理解.    递归算法解决问题的特点: 1)递归就是方法里调用自身.  2) 在使用递增归策略时,必须有一个明确的递归结束条件,称为递归出口.  3)递归算法解题通常显得很简洁,但递归算法解题的运行效率较低.所以一般不提倡用递归算法设计程序.  4)在递

Java 匿名内部类详解及实例代码

Java  匿名内部类详解 匿名内部类也就是没有名字的内部类 正因为没有名字,所以匿名内部类只能使用一次,它通常用来简化代码编写 但使用匿名内部类还有个前提条件:必须继承一个父类或实现一个接口 实例1:不使用匿名内部类来实现抽象方法 abstract class Person { public abstract void eat(); } class Child extends Person { public void eat() { System.out.println("eat someth

Java设计模式详解之门面模式(外观模式)

门面模式(Facade Pattern)也叫外观模式,它隐藏系统的复杂性,并向客户端提供一个可以访问系统的接口.这种类型的设计模式属于结构型模式,它向现有的系统添加一个接口,来隐藏系统的复杂性,为子系统中的一组接口提供了一个统一的高层访问接口,这个接口使得子系统更容易被访问或使用.这种模式涉及到一个单一的类,该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统类方法的委托调用. 简而言之,就是把一堆复杂的流程封装成一个接口供给用户更简单的使用,这个设计模式里有三个角色: 1)门面角色( facade ):