多線程間的 5 種通信方式
問題
有兩個線程，A 線程向一個集合裏面依次添加元素 “abc” 字符串，一共添加十次，當添加到第五次的時候，希望 B 線程能夠收到 A 線程的通知，然後 B 線程執行相關的業務操作。線程間通信的模型有兩種：共享內存和消息傳遞，以下方式都是基本這兩種模型來實現的。
一、使用 volatile 關鍵字
基於 volatile 關鍵字來實現線程間相互通信是使用共享內存的思想。大致意思就是多個線程同時監聽一個變量，當這個變量發生變化的時候 ，線程能夠感知並執行相應的業務。這也是最簡單的一種實現方式
public class TestSync {
//定義共享變量來實現通信，它需要volatile修飾，否則線程不能及時感知
static volatile boolean notice = false;
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
//線程A
Thread threadA = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
list.add("abc");
System.out.println("線程A添加元素，此時list的size爲：" + list.size());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (list.size() == 5)
notice = true;
}
});
//線程B
Thread threadB = new Thread(() -> {
while (true) {
if (notice) {
System.out.println("線程B收到通知，開始執行自己的業務...");
break;
}
}
});
//需要先啓動線程B
threadB.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 再啓動線程A
threadA.start();
}
}二、使用 Object 類的 wait()/notify()
Object 類提供了線程間通信的方法：wait()、notify()、notifyAll()，它們是多線程通信的基礎，而這種實現方式的思想自然是線程間通信。
注意：wait/notify 必須配合 synchronized 使用，wait 方法釋放鎖，notify 方法不釋放鎖。wait 是指在一個已經進入了同步鎖的線程內，讓自己暫時讓出同步鎖，以便其他正在等待此鎖的線程可以得到同步鎖並運行，只有其他線程調用了notify()，notify 並不釋放鎖，只是告訴調用過wait()的線程可以去參與獲得鎖的競爭了，但不是馬上得到鎖，因爲鎖還在別人手裏，別人還沒釋放，調用 wait() 的一個或多個線程就會解除 wait 狀態，重新參與競爭對象鎖，程序如果可以再次得到鎖，就可以繼續向下運行。
public class TestSync {
public static void main(String[] args) {
//定義一個鎖對象
Object lock = new Object();
List<String> list = new ArrayList<>();
// 線程A
Thread threadA = new Thread(() -> {
synchronized (lock) {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
list.add("abc");
System.out.println("線程A添加元素，此時list的size爲：" + list.size());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (list.size() == 5)
lock.notify();//喚醒B線程
}
}
});
//線程B
Thread threadB = new Thread(() -> {
while (true) {
synchronized (lock) {
if (list.size() != 5) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("線程B收到通知，開始執行自己的業務...");
}
}
});
//需要先啓動線程B
threadB.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//再啓動線程A
threadA.start();
}
}由輸出結果，在線程 A 發出 notify() 喚醒通知之後，依然是走完了自己線程的業務之後，線程 B 纔開始執行，正好說明 notify() 不釋放鎖，而 wait() 釋放鎖。
三、使用 JUC 工具類 CountDownLatch
jdk1.5 之後在java.util.concurrent包下提供了很多併發編程相關的工具類，簡化了併發編程代碼的書寫，CountDownLatch 基於 AQS 框架，相當於也是維護了一個線程間共享變量 state。
public class TestSync {
public static void main(String[] args) {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
List<String> list = new ArrayList<>();
//線程A
Thread threadA = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
list.add("abc");
System.out.println("線程A添加元素，此時list的size爲：" + list.size());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (list.size() == 5)
countDownLatch.countDown();
}
});
//線程B
Thread threadB = new Thread(() -> {
while (true) {
if (list.size() != 5) {
try {
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("線程B收到通知，開始執行自己的業務...");
break;
}
});
//需要先啓動線程B
threadB.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//再啓動線程A
threadA.start();
}
}四、使用 ReentrantLock 結合 Condition
public class TestSync {
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
List<String> list = new ArrayList<>();
//線程A
Thread threadA = new Thread(() -> {
lock.lock();
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
list.add("abc");
System.out.println("線程A添加元素，此時list的size爲：" + list.size());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (list.size() == 5)
condition.signal();
}
lock.unlock();
});
//線程B
Thread threadB = new Thread(() -> {
lock.lock();
if (list.size() != 5) {
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("線程B收到通知，開始執行自己的業務...");
lock.unlock();
});
threadB.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
threadA.start();
}
}這種方式使用起來並不是很好，代碼編寫複雜，而且線程 B 在被 A 喚醒之後由於沒有獲取鎖還是不能立即執行，也就是說，A 在喚醒操作之後，並不釋放鎖。這種方法跟 Object 的 wait()/notify() 一樣。
五、基本 LockSupport 實現線程間的阻塞和喚醒
LockSupport 是一種非常靈活的實現線程間阻塞和喚醒的工具，使用它不用關注是等待線程先進行還是喚醒線程先運行，但是得知道線程的名字。
public class TestSync {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
//線程B
final Thread threadB = new Thread(() -> {
if (list.size() != 5) {
LockSupport.park();
}
System.out.println("線程B收到通知，開始執行自己的業務...");
});
//線程A
Thread threadA = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
list.add("abc");
System.out.println("線程A添加元素，此時list的size爲：" + list.size());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (list.size() == 5)
LockSupport.unpark(threadB);
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
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