Java 多线程之间如何通知通信

朱雀 2023-09-28 12:23 28阅读 0赞

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**需求**：

有两个线程，A 线程向一个集合里面依次添加元素“123”字符串，一共添加十次，当添加到第五次的时候，希望 B 线程能够收到 A 线程的通知，然后 B 线程执行相关的业务操作。线程间通信的模型有两种：共享内存和消息传递，以下方式都是基本这两种模型来实现的。

### 1.使用 volatile 关键字 ###

基于 volatile 关键字来实现线程间相互通信是使用共享内存的思想。大致意思就是多个线程同时监听一个变量，当这个变量发生变化的时候 ，线程能够感知并执行相应的业务。这也是最简单的一种实现方式

//定义共享变量来实现通信，它需要volatile修饰，否则线程不能及时感知
        static volatile boolean notice = false;
    
        public static void main(String[] args) {
        
            List<String> list = new ArrayList<>();
            //线程A
            Thread threadA = new Thread(() -> {
        
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                    list.add("123");
                    System.out.println("线程A添加元素，此时list的size为：" + list.size());
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (list.size() == 5){
        
                        notice = true;
                    }
                }
            });
            //线程B
            Thread threadB = new Thread(() -> {
        
                while (true) {
        
                    if (notice) {
        
                        System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
                        break;
                    }
                }
            });
            //需要先启动线程B
            threadB.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            // 再启动线程A
            threadA.start();
        }

### 2.使用 Object 类的 wait()/notify() ###

Object 类提供了线程间通信的方法：`wait()`、`notify()`、`notifyAll()`，它们是多线程通信的基础，而这种实现方式的思想自然是线程间通信。

注意：`wait/notify` 必须配合 `synchronized` 使用，wait 方法释放锁，notify 方法不释放锁。wait 是指在一个已经进入了同步锁的线程内，让自己暂时让出同步锁，以便其他正在等待此锁的线程可以得到同步锁并运行，只有其他线程调用了`notify()`，notify并不释放锁，只是告诉调用过`wait()`的线程可以去参与获得锁的竞争了，但不是马上得到锁，因为锁还在别人手里，别人还没释放，调用 `wait()` 的一个或多个线程就会解除 wait 状态，重新参与竞争对象锁，程序如果可以再次得到锁，就可以继续向下运行。

//定义一个锁对象
            Object lock = new Object();
            List<String>  list = new ArrayList<>();
            // 线程A
            Thread threadA = new Thread(() -> {
        
                synchronized (lock) {
        
                    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                        list.add("123");
                        System.out.println("线程A添加元素，此时list的size为：" + list.size());
                        try {
        
                            Thread.sleep(500);
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                        if (list.size() == 5){
        
                            lock.notify();//唤醒B线程
                        }
                    }
                }
            });
            //线程B
            Thread threadB = new Thread(() -> {
        
                while (true) {
        
                    synchronized (lock) {
        
                        if (list.size() != 5) {
        
                            try {
        
                                lock.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
        
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                        System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
                    }
                }
            });
            //需要先启动线程B
            threadB.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            //再启动线程A
            threadA.start();

![在这里插入图片描述][fab39392b0d947b9a2638b3e5a0ed199.png]

由输出结果，在线程 A 发出 `notify()` 唤醒通知之后，依然是走完了自己线程的业务之后，线程 B 才开始执行，正好说明 `notify()` 不释放锁，而 `wait()` 释放锁。

### 3.使用JUC工具类 CountDownLatch ###

jdk1.5 之后在`java.util.concurrent`包下提供了很多并发编程相关的工具类，简化了并发编程代码的书写，`CountDownLatch` 基于 [AQS 框架][AQS]，相当于也是维护了一个线程间共享变量 state。

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
            List<String> list = new ArrayList<>();
            //线程A
            Thread threadA = new Thread(() -> {
        
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                    list.add("123");
                    System.out.println("线程A添加元素，此时list的size为：" + list.size());
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (list.size() == 5){
        
                        countDownLatch.countDown();
                    }
                }
            });
            //线程B
            Thread threadB = new Thread(() -> {
        
                while (true) {
        
                    if (list.size() != 5) {
        
                        try {
        
                            countDownLatch.await();
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
                    break;
                }
            });
            //需要先启动线程B
            threadB.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            //再启动线程A
            threadA.start();

### 4.使用 ReentrantLock 结合 Condition ###

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
            Condition condition = lock.newCondition();
    
            List<String> list = new ArrayList<>();
            //线程A
            Thread threadA = new Thread(() -> {
        
                lock.lock();
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                    list.add("123");
                    System.out.println("线程A添加元素，此时list的size为：" + list.size());
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (list.size() == 5){
        
                        condition.signal();
                    }
                }
                lock.unlock();
            });
            //线程B
            Thread threadB = new Thread(() -> {
        
                lock.lock();
                if (list.size() != 5) {
        
                    try {
        
                        condition.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
                lock.unlock();
            });
            threadB.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            threadA.start();

这种方式使用起来并不是很好，代码编写复杂，而且线程 B 在被 A 唤醒之后由于没有获取锁还是不能立即执行，也就是说，A 在唤醒操作之后，并不释放锁。这种方法跟 Object 的 `wait()/notify()` 一样。

*  await：释放当前锁持有的锁，生成线程等待node，存储到condition中的单链表中，等被唤醒的时候，在加入到锁的等待队列
 *  signal：唤醒condition等待队列里的一个线程（firstWaiter）
 *  signalAll： 循环唤醒condition等待队列里的所有线程

### 5.基本 LockSupport 实现线程间的阻塞和唤醒 ###

`LockSupport` 是一种非常灵活的实现线程间阻塞和唤醒的工具，使用它不用关注是等待线程先进行还是唤醒线程先运行，但是得知道线程的名字。

List<String> list = new ArrayList<>();
            //线程B
            final Thread threadB = new Thread(() -> {
        
                if (list.size() != 5) {
        
                    LockSupport.park();
                }
                System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
            });
            //线程A
            Thread threadA = new Thread(() -> {
        
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                    list.add("123");
                    System.out.println("线程A添加元素，此时list的size为：" + list.size());
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (list.size() == 5){
        
                        LockSupport.unpark(threadB);
                    }
                }
            });
            threadA.start();
            threadB.start();

来源：[https://blog.csdn.net/ChineseSoftware/article/details/118390388][https_blog.csdn.net_ChineseSoftware_article_details_118390388]

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[https_blog.csdn.net_ChineseSoftware_article_details_118390388]: https://blog.csdn.net/ChineseSoftware/article/details/118390388