多线程之间通信方式的总结

首先，要线程间通信的模型有两种：共享内存和消息传递

题目：有两个线程A、B，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。

方式一：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。代码如下所示：

package com.springboot.study.tests.threads;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Author: guodong
 * @Date: 2021/1/27 15:15
 * @Version: 1.0
 * @Description:
 */
public class TestSync1 {

    // 定义一个共享变量来实现通信，它需要是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<>();

        // 实现线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                list.add("abc");
                System.out.println("线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：" + list.size());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (list.size() == 5)
                    notice = true;
            }
        });

        // 实现线程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 B相当于是监听的动作
        threadB.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 再启动线程A
        threadA.start();
    }

}

运行结果如下图所示：

线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
线程B收到通知，开始执行自己的业务...
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10

方式二：使用Object类的wait() 和 notify() 方法
众所周知，Object类提供了线程间通信的方法：wait()、notify()、notifyaAl()，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和 notify必须配合synchronized使用，wait方法释放锁，notify方法不释放锁。

package com.springboot.study.tests.threads;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Author: guodong
 * @Date: 2021/1/27 15:23
 * @Version: 1.0
 * @Description:
 */
public class TestSync2 {

    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个锁对象
        Object lock = new Object();
        List<String> list = new ArrayList<>();
        
        // 实现线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                    list.add("abc");
                    System.out.println("线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：" + list.size());
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (list.size() == 5)
                        lock.notify();// 唤醒B线程
                }
            }
        });
        
        // 实现线程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();
    }
    
}

运行结果为：

线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10
线程B收到通知，开始执行自己的业务...

由打印结果截图可知，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，这也正好说明了，notify()方法不释放锁，而wait()方法释放锁。

方式三：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，简化了我们的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。代码如下所示：

package com.springboot.study.tests.threads;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * @Author: guodong
 * @Date: 2021/1/27 15:34
 * @Version: 1.0
 * @Description:
 */
public class TestSync3 {

    public static void main(String[] args) {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 实现线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                list.add("abc");
                System.out.println("线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：" + list.size());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (list.size() == 5)
                    countDownLatch.countDown();
            }
        });

        // 实现线程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();
    }

}

运行结果如下图所示：

线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
线程B收到通知，开始执行自己的业务...
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10

方式四:使用ReentrantLock结合Condition

package com.springboot.study.tests.threads;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @Author: guodong
 * @Date: 2021/1/27 20:09
 * @Version: 1.0
 * @Description:
 */
public class TestSync4 {

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();

        List<String> list = new ArrayList<>();
        // 实现线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                list.add("abc");
                System.out.println("线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：" + list.size());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (list.size() == 5)
                    condition.signal();

            }
            lock.unlock();
        });

        // 实现线程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();
    }

}

运行结果为：

线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10
线程B收到通知，开始执行自己的业务...

显然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() 和 notify() 一样。

方式五：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。

package com.springboot.study.tests.threads;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

/**
 * @Author: guodong
 * @Date: 2021/1/27 20:15
 * @Version: 1.0
 * @Description:
 */
public class TestSync5 {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        // 实现线程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...");
        });

        // 实现线程A
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                list.add("abc");
                System.out.println("线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：" + list.size());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (list.size() == 5)
                    LockSupport.unpark(threadB);
            }
        });

        threadA.start();
        threadB.start();
    }


}

运行结果:

线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
线程B收到通知，开始执行自己的业务...
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10