如何同步使用多个线程？

Question

我有多个线程，它们都从一个对象运行。 我希望“主线程”单独运行直到某个点，然后它等待所有其他线程一起运行，然后主线程唤醒，等等...... 我无法同步我的线程。我要么得到一个非法监视器状态异常，要么它卡在一个“等待”循环中，该循环假设接收到一个永远不会到达的“通知”。

更具体地说，我有一个带有数组的对象。数组中的每个单元格都有一个线程检查相邻单元格，然后使用该信息更改它的单元格。 为了使更改有序，我希望所有单元格首先检查其相邻单元格并保留它们产生的值，然后等待。 当所有这些都完成后，主线程将唤醒所有它们并更新它们各自的单元格。

我查看了“等待”和“通知”的工作原理，但我仍然不明白它们是如何同步的。据我了解，我需要将它们全部连接到一个对象，然后该对象是“锁”，所以如果我在其方法上使用“同步”，一次只有一个线程可以接近它？我怎样才能确保“等待”方法总是有一个“通知”来结束它？

编辑： 该方法基本上运行了康威的人生游戏。 代码的主要方向是这样的： LifeMatrix 类扩展了 JPanel。它有一组面板，每个面板都是“死的或活的”（真/假）。 RunMatrixThread 类扩展了线程，并且是协调代码的“主线程”。 CellThead 类扩展了线程，并且为矩阵中的每个单元创建了一个 CellThread。 所以我的想法是给所有线程“LifeMatrix”作为观察者，但是如果我尝试通知 LifeMatrix 对象（使用 matrix.notify()）它会给我非法监视器状态异常，如果我尝试使用“通知所有”它卡在 RunMatrixThread 的 wait() 命令中。 另外，我通知一个对象吗？还是通知正在等待的线程？

Answer 1

好的，首先我要感谢大家的帮助，你们给我的一些链接对我很有帮助。

我发现了我的问题：我试图在同一个对象上同时使用来自 2 种不同类型线程的等待/通知方法。我有使用等待和'notifyAll'的'CellThread'，我有同样的'RunMatrixThread'。他们当然有“同步”的方法，但因为他们是两种不同类型的线程，这两种类型并不同步。 解决问题的是我在“RunMatrixThread”类中创建了 2 个新的同步方法，一个用于等待，一个用于通知，然后只要我想等待/通知，就从所有线程（来自两个线程类）调用这些方法。这样一来，就有了一个统一的对象，它锁定了一切。

PS：我知道使用这么多线程是个坏主意。这是粗人的任务，他们要求我们这样做。

Answer 2

如果您试图让“工作线程”完成由“主”线程授权/启动/分配的工作，那么您可能应该使用 线程池（例如，https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ThreadPoolExecutor.html）

线程池负责创建工作线程并将它们的活动与主线程“同步”，它让您可以专注于工作线程执行的任务。

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数组中的每个单元格都有一个线程...

对于 Conway's Life，方式工作线程太多。如果工作是纯粹受计算限制的，那么拥有比主机拥有的处理器执行线程多得多的线程是没有意义的。

如果我为具有 N 个处理器的主机编写寿命，我会使用具有 N 个线程的线程池。而且，在每一代中，我都会让主线程向池中提交 N 个任务：每个任务将执行一个水平条纹。

Answer 3

不要使用并行化。在使用线程之前，请考虑您是否真的可以并行化您的工作，因为如果您的所有任务都必须彼此同步，那么使用线程不会在执行时间方面为您提供更好的性能。假设您有一个对象数组 [a,b] 如果 a 必须等待 b 上的某些更改，则您不能将 a 和 b 分开处理，因此您无法并行化您的工作。相反，如果您需要处理 a、b 和数组的所有元素并最后对它们执行一些计算，您可以使用 join() 方法加入线程。当您调用 join 方法时，您基本上将线程分支合并为一个（主线程）。一个新线程将分叉您的主线程，而 join 将加入这些线程。