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();
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,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();