4年工作经验，多线程间的5种通信方式都说不出来，你敢信？
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2022-07-04 21:30
问题
有两个线程，A 线程向一个集合里面依次添加元素“abc”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。
一、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
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<String> 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。
public class TestSync {
public static void main(String[] args) {
//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("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<String> 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<String> 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<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("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();
}
}