Java并发(五)任务间使用管道进行通信

通过I/O在线程间进行通信通常很有用。提供线程功能的类库以“管道”的形式对线程间的 I/O 提供了支持。它们在Java I/O 类库中的对应物就是PipedWriter(允许任务向管道写)和PipedReader(允许不同的任务从同一个管道中读取)。这个模型可以看做是“生产者-消费者”问题的变体,这里的管道就是一个封装好的解决方案。管道基本上是一个阻塞队列, 存在于多个引入BlockingQueue之前的Java版本中。

下面是一个简单的例子,两个任务使用一个管道进行通信:

1import java.io.IOException; 2import java.io.PipedReader; 3import java.io.PipedWriter; 4import java.util.Random; 5import java.util.concurrent.ExecutorService; 6import java.util.concurrent.Executors; 7import java.util.concurrent.TimeUnit; 8 9/** 10 * 发送端 11 */ 12class Sender implements Runnable { 13    private Random rand = new Random(47); 14    private PipedWriter writer = new PipedWriter(); 15    public PipedWriter getWriter() { return writer; } 16    @Override 17    public void run() { 18        try { 19            while(true) { 20                for (char c = 'A'; c < 'z'; c++) { 21                    writer.write(c); 22                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(rand.nextInt(500)); 23                } 24            } 25        } catch (IOException e) { 26            System.out.println(+ " Sender write Exception"); 27        } catch (InterruptedException e) { 28            System.out.println(+ " Sender sleep Interrupted"); 29        } 30    } 31} 32 33/** 34 * 接收端 35 */ 36class Receiver implements Runnable { 37    private PipedReader reader; 38    public Receiver(Sender sender) throws IOException { 39        reader = new PipedReader(sender.getWriter()); 40    } 41    @Override 42    public void run() { 43        int count = 0; 44        try { 45            while(true) { 46                //在读取到内容之前,会一直阻塞 47                char s = (char)reader.read(); 48                System.out.print("Read: " + s + ", "); 49                if (++count % 5 == 0) { 50                    System.out.println(); 51                } 52            } 53        } catch (IOException e) { 54            System.out.println(+ " Receiver read Exception."); 55        } 56    } 57} 58 59public class PipedIO { 60    public static void main(String[] args) throws Exception { 61        Sender sender = new Sender(); 62        Receiver receiver = new Receiver(sender); 63        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool(); 64        exec.execute(sender); 65        exec.execute(receiver); 66        TimeUnit.SECONDS.sleep(5); 67        exec.shutdownNow(); 68    } 69}

执行结果(可能的结果):

1Read: A, Read: B, Read: C, Read: D, Read: E,  2Read: F, Read: G, Read: H, Read: I, Read: J,  3Read: K, Read: L, Read: M, Read: N, Read: O,  4Read: P, Read: Q, Read: R, Read: S, Read: T,  5Read: U, java.io.InterruptedIOException Receiver read Exception. 6java.lang.InterruptedException: sleep interrupted Sender sleep Interrupted

Sender和Receiver代表了需要互相通信的两个任务。Sender创建了一个PipedWriter,它是一个单独的对象;但是对于Receiver,PipedReader的建立必须在构造器中与一个PipedWriter相关联。就是说,PipedReader与PipedWriter的构造可以通过如下两种方式:

1//方式一:先构造PipedReader,再通过它构造PipedWriter。 2PipedReader reader = new PipedReader(); 3PipedWriter writer = new PipedWriter(reader); 4 5//方式二:先构造PipedWriter,再通过它构造PipedReader。 6PipedWriter writer2 = new PipedWriter(); 7PipedReader reader2 = new PipedReader(writer2);

Sender把数据放进Writer,然后休眠一段时间(随机数)。然而,Receiver没有sleep()和wait。但当它调用read()时,**如果没有更多的数据,**管道将自动阻塞

注意Sender和Receiver是在main()中启动的,即对象构造彻底完毕之后。如果你启动了一个没有构造完毕的对象,在不同的平台上管道可能会产生不一致的行为(注意,BlockingQueue使用起来更加健壮而容易)。

在shutdownNow()被调用时,可以看到PipedReader与普通I/O之间最重要的差异——PipedReader是可以中断的。如果你将reader.read()替换为System.in.read(),那么interrupt()将不能打断read()调用。

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