Java管道通信详解：PipedWriter/PipedReader多线程协作
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更新于2024-09-06
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Java中Piped管道输入输出流的线程通信控制是一种高级的并发机制，它利用PipedOutputStream和PipedInputStream这两个类来实现线程之间的数据交换。这两个类分别代表管道的输出端和输入端，它们之间通过内部的缓冲区进行双向通信。
PipedOutputStream是一个线程安全的输出流，它允许一个线程（发送者）将其数据写入管道，而另一个线程（接收者）则可以从PipedInputStream读取这些数据。这种通信方式无需共享内存，而是通过操作系统提供的管道机制来实现同步，确保数据的一致性和完整性。
创建PipedOutputStream和PipedInputStream的过程通常是这样的：
1. 在发送者线程中，通过PipedOutputStream实例化一个新的管道，并调用它的构造函数，这将自动关联一个与之对应的PipedInputStream。
2. 接收者线程通过PipedInputStream获取与之关联的管道，以便接收数据。
例如，在Receiver.java类中，创建了一个PipedInputStream对象，并提供了一个方法getInputStream()用于获取这个输入流。接收者线程在其run()方法中，通过调用readMessageOnce()或readMessageContinued()方法从管道中读取数据。
在Sender.java类中，线程A通常通过PipedOutputStream.write()方法将数据写入管道，数据会被自动传递到与之关联的接收者线程的PipedInputStream中。线程B通过调用PipedInputStream.read()或readLine()等方法从管道读取数据。
在多线程场景下，线程A和线程B通过这种方式实现了异步的通信，线程A无需等待线程B的响应就能继续执行，反之亦然。这种通信方式在处理大量数据或需要避免阻塞的情况下非常有用，比如网络编程、消息队列和生产者消费者模型等场景。
为了更好地理解和使用Piped管道，开发者需要理解其工作原理，包括如何正确创建管道，如何同步读写操作以防止数据丢失，以及如何处理可能出现的异常情况。同时，熟练运用try-with-resources语句或者close()方法来确保资源的释放，避免内存泄漏。
总结来说，Java的Piped管道输入输出流是实现线程间通信的强大工具，通过合理的设计和使用，可以提高程序的并发性能和灵活性。在实际开发中，务必关注线程安全性和错误处理，以充分利用这一特性。
举例讲解举例讲解Java中中Piped管道输入输出流的线程通信控制管道输入输出流的线程通信控制
Java中的PipedWriter、PipedReader类管道的读写依赖于PipedOutputStream、PipedInputStream两个管道输入输出类,这里我们将来举例讲解Java中
Piped管道输入输出流的线程通信控制:
PipedOutputStream和和PipedInputStream
在java中，PipedOutputStream和PipedInputStream分别是管道输出流和管道输入流。
它们的作用是让多线程可以通过管道进行线程间的通讯。在使用管道通信时，必须将PipedOutputStream和PipedInputStream配套使用。
使用管道通信时，大致的流程是：我们在线程A中向PipedOutputStream中写入数据，这些数据会自动的发送到与PipedOutputStream对应的PipedInputStream中，进而存
储在PipedInputStream的缓冲中；此时，线程B通过读取PipedInputStream中的数据。就可以实现，线程A和线程B的通信。
下面，我们看看多线程中通过管道通信的例子。例子中包括3个类：Receiver.java, PipedStreamTest.java 和 Sender.java。
Receiver.java的代码如下：
import java.io.IOException;
import java.io.PipedInputStream;
@SuppressWarnings("all")
/**
* 接收者线程
*/
public class Receiver extends Thread {
// 管道输入流对象。
// 它和“管道输出流(PipedOutputStream)”对象绑定，
// 从而可以接收“管道输出流”的数据，再让用户读取。
private PipedInputStream in = new PipedInputStream();
// 获得“管道输入流”对象
public PipedInputStream getInputStream(){
return in;
}
@Override
public void run(){
readMessageOnce() ;
//readMessageContinued() ;
}
// 从“管道输入流”中读取1次数据
public void readMessageOnce(){
// 虽然buf的大小是2048个字节，但最多只会从“管道输入流”中读取1024个字节。
// 因为，“管道输入流”的缓冲区大小默认只有1024个字节。
byte[] buf = new byte[2048];
try {
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf,0,len));
in.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 从“管道输入流”读取>1024个字节时，就停止读取
public void readMessageContinued() {
int total=0;
while(true) {
byte[] buf = new byte[1024];
try {
int len = in.read(buf);
total += len;
System.out.println(new String(buf,0,len));
// 若读取的字节总数>1024，则退出循环。
if (total > 1024)
break;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
in.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Sender.java的代码如下：
import java.io.IOException;
import java.io.PipedOutputStream;
@SuppressWarnings("all")
/**
* 发送者线程
*/
public class Sender extends Thread {
// 管道输出流对象。
// 它和“管道输入流(PipedInputStream)”对象绑定，
// 从而可以将数据发送给“管道输入流”的数据，然后用户可以从“管道输入流”读取数据。
private PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();
// 获得“管道输出流”对象
public PipedOutputStream getOutputStream(){
return out;
}
@Override
public void run(){
writeShortMessage();
//writeLongMessage();
}
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