在我的代码中,我有一个循环,等待某个状态从其他线程更改。另一个线程可以工作,但是我的循环从未看到更改过的值。它永远等待。但是,当我System.out.println
在循环中放入一条语句时,它突然起作用了!为什么?
以下是我的代码示例:
class MyHouse {
boolean pizzaArrived = false;
void eatPizza() {
while (pizzaArrived == false) {
//System.out.println("waiting");
}
System.out.println("That was delicious!");
}
void deliverPizza() {
pizzaArrived = true;
}
}
在while循环运行时,我deliverPizza()
从另一个线程调用以设置pizzaArrived
变量。但是,仅当我取消注释该System.out.println("waiting");
语句时,该循环才起作用。这是怎么回事?
允许JVM假定其他线程pizzaArrived
在循环期间不更改变量。换句话说,它可以将pizzaArrived == false
测试提升到循环之外,从而优化此过程:
while (pizzaArrived == false) {}
到这个:
if (pizzaArrived == false) while (true) {}
这是一个无限循环。
为确保一个线程所做的更改对其他线程可见,你必须始终在线程之间添加一些同步。最简单的方法是使共享变量volatile
:
volatile boolean pizzaArrived = false;
进行变量volatile
保证了不同的线程将看到彼此更改对其的影响。这样可以防止JVMpizzaArrived
将测试的值缓存或提升到循环外部。相反,它必须每次都读取实变量的值。
(更正式地说,在变量访问之间volatile
创建事前发生的关系。这意味着线程在发送披萨之前所做的所有其他工作也对接收披萨的线程可见,即使这些其他更改不是volatile
变量。)
同步方法主要用于实现互斥(防止同时发生两件事),但它们也具有相同的副作用volatile
。在读写变量时使用它们是使更改对其他线程可见的另一种方法:
class MyHouse {
boolean pizzaArrived = false;
void eatPizza() {
while (getPizzaArrived() == false) {}
System.out.println("That was delicious!");
}
synchronized boolean getPizzaArrived() {
return pizzaArrived;
}
synchronized void deliverPizza() {
pizzaArrived = true;
}
}
System.out
是一个PrintStream
对象。的方法是PrintStream
这样同步的:
public void println(String x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
同步可防止pizzaArrived
在循环期间被缓存。严格来说,两个线程必须在同一个对象上同步,以确保对变量的更改是可见的。(例如,println
在设置之后pizzaArrived
调用并在读取之前再次调用它pizzaArrived
是正确的。)如果只有一个线程在特定对象上同步,则允许JVM忽略它。在实践中,JVM不够聪明,无法证明println
在设置后其他线程将不会调用pizzaArrived
,因此它假定它们可能会调用。因此,如果调用,则无法在循环期间缓存变量System.out.println
。这就是为什么这样的循环在具有打印语句时才起作用的原因,尽管这不是正确的解决方法。
使用System.out
不是导致这种效果的唯一方法,而是人们在尝试调试其循环为何不起作用时最常发现的一种方法!
while (pizzaArrived == false) {}
是一个忙等待循环。那很糟!等待期间,它占用CPU,这会减慢其他应用程序的速度,并增加系统的电源使用,温度和风扇速度。理想情况下,我们希望循环线程在等待时休眠,因此它不会占用CPU。
这里有一些方法可以做到这一点:
一个低级的解决方案是使用以下方法的wait / notify方法Object
:
class MyHouse {
boolean pizzaArrived = false;
void eatPizza() {
synchronized (this) {
while (!pizzaArrived) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {}
}
}
System.out.println("That was delicious!");
}
void deliverPizza() {
synchronized (this) {
pizzaArrived = true;
this.notifyAll();
}
}
}
在此版本的代码中,循环线程调用wait()
,使线程进入睡眠状态。休眠时将不使用任何CPU周期。在第二个线程设置变量之后,它将调用notifyAll()
以唤醒正在该对象上等待的所有线程。这就像让比萨饼人按门铃一样,因此你可以在等待时坐下来休息,而不必笨拙地站在门口。
在对象上调用wait / notify时,你必须持有该对象的同步锁,这就是上面的代码所做的。你可以使用任何你喜欢的对象,只要两个线程都使用同一个对象即可:在这里,我使用了this
(的实例MyHouse
)。通常,两个线程将无法同时输入同一对象的同步块(这是同步目的的一部分),但是它在这里起作用,因为一个线程在wait()
方法内部时会暂时释放同步锁。
ABlockingQueue
用于实现生产者-消费者队列。“消费者”从队列的最前面取物品,“生产者”在队列的最后面取物品。一个例子:
class MyHouse {
final BlockingQueue<Object> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
void eatFood() throws InterruptedException {
// take next item from the queue (sleeps while waiting)
Object food = queue.take();
// and do something with it
System.out.println("Eating: " + food);
}
void deliverPizza() throws InterruptedException {
// in producer threads, we push items on to the queue.
// if there is space in the queue we can return immediately;
// the consumer thread(s) will get to it later
queue.put("A delicious pizza");
}
}
注意:可以抛出s的put
和take
方法,这是必须处理的检查异常。在上面的代码中,为简单起见,重新抛出了异常。你可能希望在方法中捕获异常,然后重试put或take调用以确保成功。除了那一点的丑陋之外,还非常易于使用。BlockingQueue
InterruptedException
BlockingQueue
这里不需要其他同步,因为aBlockingQueue
确保将线程放入项目之前所做的所有线程对于将这些项目取出的线程都是可见的。
Executor
就像BlockingQueue
执行任务的现成s一样。例子:
// A "SingleThreadExecutor" has one work thread and an unlimited queue
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Runnable eatPizza = () -> { System.out.println("Eating a delicious pizza"); };
Runnable cleanUp = () -> { System.out.println("Cleaning up the house"); };
// we submit tasks which will be executed on the work thread
executor.execute(eatPizza);
executor.execute(cleanUp);
// we continue immediately without needing to wait for the tasks to finish
有关详情请参阅该文档Executor
,ExecutorService
和Executors
。
等待用户单击UI中的内容时循环播放是错误的。而是使用UI工具包的事件处理功能。例如,在Swing中:
JLabel label = new JLabel();
JButton button = new JButton("Click me");
button.addActionListener((ActionEvent e) -> {
// This event listener is run when the button is clicked.
// We don't need to loop while waiting.
label.setText("Button was clicked");
});
因为事件处理程序在事件分发线程上运行,所以在事件处理程序中进行长时间的工作会阻止与UI的其他交互,直到工作完成。可以在新线程上启动慢速操作,也可以使用上述一种技术(wait / notify,aBlockingQueue
或Executor
)将其分派到等待线程。你还可以使用SwingWorker
专门为此设计的,并自动提供后台工作线程:
JLabel label = new JLabel();
JButton button = new JButton("Calculate answer");
// Add a click listener for the button
button.addActionListener((ActionEvent e) -> {
// Defines MyWorker as a SwingWorker whose result type is String:
class MyWorker extends SwingWorker<String,Void> {
@Override
public String doInBackground() throws Exception {
// This method is called on a background thread.
// You can do long work here without blocking the UI.
// This is just an example:
Thread.sleep(5000);
return "Answer is 42";
}
@Override
protected void done() {
// This method is called on the Swing thread once the work is done
String result;
try {
result = get();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
label.setText(result); // will display "Answer is 42"
}
}
// Start the worker
new MyWorker().execute();
});
要执行定期操作,你可以使用java.util.Timer
。它比编写自己的定时循环更容易使用,并且更容易启动和停止。该演示每秒打印一次当前时间:
Timer timer = new Timer();
TimerTask task = new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println(System.currentTimeMillis());
}
};
timer.scheduleAtFixedRate(task, 0, 1000);
每个java.util.Timer
都有其自己的后台线程,用于执行其计划的TimerTask
s。自然地,线程在任务之间休眠,因此它不会占用CPU。
在Swing代码中,也有一个javax.swing.Timer
类似的,但是它在Swing线程上执行侦听器,因此你可以安全地与Swing组件进行交互,而无需手动切换线程:
JFrame frame = new JFrame();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
Timer timer = new Timer(1000, (ActionEvent e) -> {
frame.setTitle(String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
});
timer.setRepeats(true);
timer.start();
frame.setVisible(true);
如果你正在编写多线程代码,则值得探索这些软件包中的类以查看可用的内容:
另请参阅Java教程的“并发”部分。多线程很复杂,但是有很多可用的帮助!
非常专业的回答,读完这个没有误解后我的脑海中浮现,谢谢
很棒的答案。我使用Java线程已经有一段时间了,但仍然在这里学到了一些东西(
wait()
释放同步锁!)。谢谢Boann!很好的答案,就像是带有示例的全文!是的,也喜欢“ wait()释放同步锁”
java public class ThreadTest { private static boolean flag = false; private static class Reader extends Thread { @Override public void run() { while(flag == false) {} System.out.println(flag); } } public static void main(String[] args) { new Reader().start(); flag = true; } }
@Boann,此代码不会pizzaArrived == false
在循环外进行测试,而循环可以看到标志被主线程更改了,为什么?@gaussclb如果您是说反编译一个类文件,请更正。Java编译器几乎没有优化。吊装由JVM完成。您需要反汇编本机代码。尝试:wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/PrintAssembly