Java多线程如何实现通信的5种方式

Java技术 潘老师 4个月前 (10-13) 108 ℃ (0) 扫码查看

问题

Java程序中有两个线程,A 线程向一个集合里依次添加元素 “abc” 字符串,共添加十次。当添加到第五次时,希望 B 线程收到 A 线程的通知,然后B 线程执行相关的业务操作。这可以通过共享内存消息传递来实现。以下5种线程间通信实现方式都是这两种模型实现的。

一、使用 volatile 关键字

利用 volatile 关键字实现线程间相互通信是共享内存模型的体现。简而言之,多个线程同时监视一个标记变量,当该变量发生变化时,线程能够感知并执行相应的业务操作。这被认为是一种相对简单的线程通信实现方式。

public class TestSync {
    //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  list = new ArrayList();
        //线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i 10; i++) {
                list.add("abc");
                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();
    }
}

二、使用 Object 类的 wait()/notify()

Object类提供了线程间通信的基本方法 wait(), notify(), 和 notifyAll(),这些方法是多线程通信的基础。

它们通常需要与 synchronized 同步关键字一起使用。wait()方法会释放锁,使调用它的线程暂时让出同步锁,以便其他等待该锁的线程有机会获得锁并运行。只有当其他线程调用 notify()notifyAll() 时,才会解除等待状态,重新参与竞争锁。然而,这并不意味着线程立即获得锁,因为锁可能仍然由其他线程持有,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。

public class TestSync {
    public static void main(String[] args) {
        //定义一个锁对象
        Object lock = new Object();
        List  list = new ArrayList();
        // 线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 1; i 10; i++) {
                    list.add("abc");
                    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();
    }
}

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。

三、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,相当于也是维护了一个线程间共享变量 state。

public class TestSync {
    public static void main(String[] args) {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
        List  list = new ArrayList();
        //线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i 10; i++) {
                list.add("abc");
                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();
    }
}

四、使用 ReentrantLock 结合 Condition

public class TestSync {
    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
 
        List list = new ArrayList();
        //线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            for (int i = 1; i 10; i++) {
                list.add("abc");
                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。

五、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。

public class TestSync {
    public static void main(String[] args) {
        List 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("abc");
                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();
    }
}

以上就是Java多线程如何实现通信的5种方式的全部内容,你学会了吗?


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