Discussion approfondie des cas d'application pratiques de wait and notify en Java : explication détaillée de la communication inter-thread

Communication inter-thread en Java : Explication détaillée des scénarios d'application pratiques d'attendre et de notifier

Dans la programmation multi-thread, la communication entre les threads est une technologie importante. Java fournit deux méthodes de base de communication inter-thread, à savoir l'utilisation des méthodes d'attente et de notification des objets. Cet article analysera en détail les scénarios d'application réels d'attente et de notification et donnera des exemples de code spécifiques.

1. Introduction

Dans la programmation multithread, la communication entre les threads fait référence à la coopération entre plusieurs threads pour accomplir une tâche spécifique. Les threads doivent souvent partager des variables, des données ou des ressources, et un mécanisme est nécessaire pour garantir la synchronisation et l'ordre. Java fournit un moyen d'implémenter une communication inter-thread basée sur des moniteurs d'objets, c'est-à-dire en utilisant les méthodes wait et notify de l'objet.

2. Introduction aux méthodes d'attente et de notification

La méthode wait est une méthode de la classe Object, qui met le thread actuel dans un état d'attente et libère le verrou de l'objet. Cette méthode doit être appelée dans un bloc de code synchronisé ou une méthode synchronisée, et ne peut être appelée que par le thread détenant le verrou d'objet. La méthode wait est généralement utilisée conjointement avec la méthode notify pour implémenter le mécanisme d'attente et de réveil du thread.

La méthode notify est une méthode de la classe Object, qui est utilisée pour réveiller les threads en attente. La méthode notify doit être appelée dans un bloc de code synchronisé ou une méthode synchronisée, et ne peut être appelée que par le thread détenant le verrou d'objet. La méthode notify réveille de manière aléatoire un thread en attente et le met à l'état prêt.

3. Scénarios d'application pratiques d'attendre et de notifier

Voici plusieurs scénarios d'utilisation courants, montrant comment utiliser les méthodes d'attente et de notification pour établir une communication inter-thread.

3.1 Modèle producteur-consommateur

Le modèle producteur-consommateur est un problème classique de synchronisation de threads, dans lequel un ou plusieurs threads agissent en tant que producteurs, génèrent des données et les placent dans un tampon partagé. Un autre ou plusieurs threads agissent en tant que consommateurs ; prendre les données du tampon et les traiter. Dans ce modèle, une communication est nécessaire entre les producteurs et les consommateurs pour garantir que les producteurs attendent lorsque le tampon est plein et que les consommateurs attendent lorsque le tampon est vide.

Ce qui suit est un exemple simple qui montre comment implémenter le modèle producteur-consommateur à l'aide des méthodes wait et notify :

public class ProducerConsumerExample {
    private List<Integer> buffer = new ArrayList<>();
    private int maxSize = 5;

    public synchronized void produce() throws InterruptedException {
        while (buffer.size() == maxSize) {
            wait();
        }

        Random random = new Random();
        int value = random.nextInt(100);
        buffer.add(value);
        System.out.println("Produced: " + value);

        notifyAll();
    }

    public synchronized void consume() throws InterruptedException {
        while (buffer.size() == 0) {
            wait();
        }

        int value = buffer.remove(0);
        System.out.println("Consumed: " + value);

        notifyAll();
    }
}

Dans cet exemple, la classe ProducerConsumerExample implémente la logique du producteur et du consommateur. Dans la méthode Produce, si le tampon est plein, le thread entre dans l'état d'attente (appelant la méthode wait) jusqu'à ce qu'un consommateur consomme des données et appelle la méthode notifyAll pour réveiller le thread producteur en attente. De même, dans la méthode consume, si le tampon est vide, le thread entre dans l'état d'attente jusqu'à ce qu'un producteur produise des données et appelle la méthode notifyAll pour réveiller le thread consommateur en attente.

3.2 Collaboration entre threads

Parfois, plusieurs threads doivent être exécutés dans un ordre spécifique. Une fois qu'un thread a terminé une tâche spécifique, il doit en informer le thread suivant pour continuer l'exécution. Dans ce scénario, vous pouvez également utiliser les méthodes wait et notify pour réaliser une collaboration entre threads.

Ce qui suit est un exemple simple qui montre comment utiliser les méthodes wait et notify pour réaliser une collaboration entre threads :

public class ThreadCooperationExample {
    private boolean isTask1Completed = false;

    public synchronized void task1() throws InterruptedException {
        while (!isTask1Completed) {
            wait();
        }

        System.out.println("Task 1 completed");
    }

    public synchronized void task2() {
        System.out.println("Task 2 started");

        // 执行任务2的代码

        isTask1Completed = true;
        notify();
    }
}

Dans cet exemple, la classe ThreadCooperationExample implémente deux tâches task1 et task2. Dans la tâche 1, le thread vérifiera en permanence l'état de isTask1Completed. S'il est faux, il entrera dans l'état d'attente (appellera la méthode wait) jusqu'à ce que la tâche2 définisse isTask1Completed sur true, puis appellera la méthode notify pour réveiller le thread task1 en attente.

4. Résumé

Cet article présente en détail les scénarios d'application pratiques des méthodes d'attente et de notification, et donne des exemples de code spécifiques. Comme nous pouvons le voir, les méthodes wait et notify peuvent réaliser la communication et la coopération entre les threads dans une programmation multithread, garantissant l'ordre et la synchronisation des threads. Dans le développement réel, en fonction des différents besoins, nous pouvons utiliser de manière flexible les méthodes d'attente et de notification pour écrire des applications multithread efficaces et fiables.

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