进程之间和线程之间的通信
管道 :管道是一种半 双工的通信方式 ,各个进程 互斥访问 管道, 数据也只能单向流动 ,但是可以通过两个管道来实现全双工通信。 共享存储 :多个进程都可以互斥访问的存储空间,可以基于数据结构(比如数组)或者基于存储区。 消息队列 :传递结构化的消息。各个进程都有一个相当与信箱一样的消息缓冲队列。进程A和进程B通信就可以发消息给进程A的消息缓冲队列。 信号量 :主要用来控制多个进程对共享资源的访问。主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。信号量有整形和记录型信号量。整形信号量不满足“让权等待”原则,而记录型信号量有block和weakup原语,可以实现让权等待。 套接字 : 与其他通信机制不同的是,可用于 不同机器间的进程通信 。 线程之间的通信不像进程那么复杂,因为同一个进程的线程资源都基本上是一样的,它们的通信目的主要是用于线程同步和互斥访问某个资源,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。
线程间的通信方式
线程间的通信方式:简单讲就是在锁、堆里的对象包括普通对象个原子变量,他们之间可以实现线程间的通信。
1、通过共享对象通信
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。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。
2、忙等待(Busy Wait)
准备处理数据的线程B正在等待数据变为可用。换句话说,它在等待线程A的一个信号,这个信号使hasDataToProcess()返回true,线程B运行在一个循环里,以等待这个信号。
3、wait(),notify()和notifyAll()
忙等待没有对运行等待线程的CPU进行有效的利用,除非平均等待时间非常短。否则,让等待线程进入睡眠或者非运行状态更为明智,直到它接收到它等待的信号。
Java有一个内建的等待机制来允许线程在等待信号的时候变为非运行状态。java.lang.Object 类定义了三个方法,wait()、notify()和notifyAll()来实现这个等待机制。
一个线程一旦调用了任意对象的wait()方法,就会变为非运行状态,直到另一个线程调用了同一个对象的notify()方法。为了调用wait()或者notify(),线程必须先获得那个对象的锁。也就是说,线程必须在同步块里调用wait()或者notify()。以下是MySingal的修改版本——使用了wait()和notify()的
等待线程将调用doWait(),而唤醒线程将调用doNotify()。当一个线程调用一个对象的notify()方法,正在等待该对象的所有线程中将有一个线程被唤醒并允许执行(校注:这个将被唤醒的线程是随机的,不可以指定唤醒哪个线程)。同时也提供了一个notifyAll()方法来唤醒正在等待一个给定对象的所有线程。
如你所见,不管是等待线程还是唤醒线程都在同步块里调用wait()和notify()。这是强制性的!一个线程如果没有持有对象锁,将不能调用wait(),notify()或者notifyAll()。否则,会抛出IllegalMonitorStateException异常。
但是,这怎么可能?等待线程在同步块里面执行的时候,不是一直持有监视器对象(myMonitor对象)的锁吗?等待线程不能阻塞唤醒线程进入doNotify()的同步块吗?答案是:的确不能。一旦线程调用了wait()方法,它就释放了所持有的监视器对象上的锁。这将允许其他线程也可以调用wait()或者notify()。
一旦一个线程被唤醒,不能立刻就退出wait()的方法调用,直到调用notify()的线程退出了它自己的同步块。换句话说:被唤醒的线程必须重新获得监视器对象的锁,才可以退出wait()的方法调用,因为wait方法调用运行在同步块里面。如果多个线程被notifyAll()唤醒,那么在同一时刻将只有一个线程可以退出wait()方法,因为每个线程在退出wait()前必须获得监视器对象的锁。
4、丢失的信号(Missed Signals)
notify()和notifyAll()方法不会保存调用它们的方法,因为当这两个方法被调用时,有可能没有线程处于等待状态。通知信号过后便丢弃了。因此,如果一个线程先于被通知线程调用wait()前调用了notify(),等待的线程将错过这个信号。这可能是也可能不是个问题。不过,在某些情况下,这可能使等待线程永远在等待,不再醒来,因为线程错过了唤醒信号。
为了避免丢失信号,必须把它们保存在信号类里。在MyWaitNotify的例子中,通知信号应被存储在MyWaitNotify实例的一个成员变量里。
留意doNotify()方法在调用notify()前把wasSignalled变量设为true。同时,留意doWait()方法在调用wait()前会检查wasSignalled变量。事实上,如果没有信号在前一次doWait()调用和这次doWait()调用之间的时间段里被接收到,它将只调用wait()。
(校注:为了避免信号丢失, 用一个变量来保存是否被通知过。在notify前,设置自己已经被通知过。在wait后,设置自己没有被通知过,需要等待通知。)
5、假唤醒
由于莫名其妙的原因,线程有可能在没有调用过notify()和notifyAll()的情况下醒来。这就是所谓的假唤醒(spurious wakeups)。无端端地醒过来了。
如果在MyWaitNotify2的doWait()方法里发生了假唤醒,等待线程即使没有收到正确的信号,也能够执行后续的操作。这可能导致你的应用程序出现严重问题。
为了防止假唤醒,保存信号的成员变量将在一个while循环里接受检查,而不是在if表达式里。这样的一个while循环叫做自旋锁 (校注:这种做法要慎重,目前的JVM实现自旋会消耗CPU,如果长时间不调用doNotify方法,doWait方法会一直自旋,CPU会消耗太大) 。被唤醒的线程会自旋直到自旋锁(while循环)里的条件变为false。
留意wait()方法是在while循环里,而不在if表达式里。如果等待线程没有收到信号就唤醒,wasSignalled变量将变为false,while循环会再执行一次,促使醒来的线程回到等待状态。
6、多个线程等待相同信号
如果你有多个线程在等待,被notifyAll()唤醒,但只有一个被允许继续执行,使用while循环也是个好方法。每次只有一个线程可以获得监视器对象锁,意味着只有一个线程可以退出wait()调用并清除wasSignalled标志(设为false)。一旦这个线程退出doWait()的同步块,其他线程退出wait()调用,并在while循环里检查wasSignalled变量值。但是,这个标志已经被第一个唤醒的线程清除了,所以其余醒来的线程将回到等待状态,直到下次信号到来。
进程间的几种通信方式的比较和线程间的几种
您好,进程间通信方式有管道、信号量、信号、消息队列、共享内存、套接字六种。
(1)管道分为有名管道和无名管道,其中无名管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用,一般用于两个不同进程之间的通信。有名管道也是一种半双工的通信方式,但它允许无亲缘关系进程间的通信。
(2)信号量是一个计数器,可以用来控制多个线程对共享资源的访问,它不是用于交换大批数据,而用于多线程之间的同步。他常作为一种锁机制。因此,主要作为进程间以及同一个进程内不同线程之间的同步手段。
(3)信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个时间已经发生。
(4)消息队列是消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识,消息队列克服了信号传递信息少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等特点。
(5)共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。他往往与其他通信机制,如信号量配合使用,来实现进程间的同步和通信。
(6)套接字可用于不同及其间的进程通信。