Java进程间通信与线程同步机制完全指南
进程通信
管道(pipe)
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。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
有名管道 (namedpipe)
有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号量(semaphore)
信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,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。
消息队列(messagequeue)
消息队列是由消息的链表,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缺点。
信号 (sinal)
信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。
共享内存(shared memory)
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。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它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。
套接字(socket)
套接口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同设备及其间的进程通信。
线程间的通信方式
锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁
互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。 读写锁允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的。 条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
wait/notify 等待
等待通知机制是基于wait和notify方法来实现的,在一个线程内调用该线程锁对象的wait方法,线程将进入等待队列进行等待直到被通知或者被唤醒。
为什么要必须获取锁? 因为调用wait方法时,必须要先释放锁,如果没有持有锁将会抛出异常。
wait: 使当前线程放弃同步锁并进入等待,直到其他线程进入此同步锁,并调用notify()方法,或notifyAll()方法唤醒该线程为止。
notify(): 唤醒此同步锁上等待的第一个调用wait()方法的线程。
notifyAll(): 唤醒同步锁上调用wait()方法的所有线程。
Volatile 内存共享
volatile有两大特性,一是可见性,二是有序性,禁止指令重排序,其中可见性就是可以让线程之间进行通信。
volatile语义保证线程可见性有两个原则保证
所有volatile修饰的变量一旦被某个线程更改,必须立即刷新到主内存 所有volatile修饰的变量在使用之前必须重新读取主内存的值 volatile保证可见性原理图
工作内存2能够感知到工作内存1更新a值是靠的总线,工作内存1在将值刷新的主内存时必须经过总线,总线就能告知其他线程有值被改变,那么其他线程就会主动读取主内存的值来更新。
CountDownLatch 并发工具
CyclicBarrier 并发工具
信号量机制(Semaphore)
包括无名线程信号量和命名线程信号量。
信号机制(Signal)
类似进程间的信号处理。
线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。