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：

 1 package com.springboot.study.tests.threads;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List;
 5 
 6 /**
 7  * @Author: guodong
 8  * @Date: 2021/1/27 15:15
 9  * @Version: 1.0
10  * @Description:
11  */
12 public class TestSync1 {
13 
14     // 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
15     static volatile boolean notice = false;
16 
17     public static void main(String[] args) {
18         List<String> list = new ArrayList<>();
19 
20         // 实现线程A
21         Thread threadA = new Thread(() -> {
22             for (int i = 1; i <= 10; i++) {
23                 list.add("abc");
24                 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());
25                 try {
26                     Thread.sleep(500);
27                 } catch (InterruptedException e) {
28                     e.printStackTrace();
29                 }
30                 if (list.size() == 5)
31                     notice = true;
32             }
33         });
34 
35         // 实现线程B
36         Thread threadB = new Thread(() -> {
37             while (true) {
38                 if (notice) {
39                     System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
40                     break;
41                 }
42             }
43         });
44 
45         //　需要先启动线程B B相当于是监听的动作
46         threadB.start();
47         try {
48             Thread.sleep(1000);
49         } catch (InterruptedException e) {
50             e.printStackTrace();
51         }
52 
53         // 再启动线程A
54         threadA.start();
55     }
56 
57 }

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。

 1 package com.springboot.study.tests.threads;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List;
 5 
 6 /**
 7  * @Author: guodong
 8  * @Date: 2021/1/27 15:23
 9  * @Version: 1.0
10  * @Description:
11  */
12 public class TestSync2 {
13 
14     public static void main(String[] args) {
15         // 定义一个锁对象
16         Object lock = new Object();
17         List<String> list = new ArrayList<>();
18         
19         // 实现线程A
20         Thread threadA = new Thread(() -> {
21             synchronized (lock) {
22                 for (int i = 1; i <= 10; i++) {
23                     list.add("abc");
24                     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());
25                     try {
26                         Thread.sleep(500);
27                     } catch (InterruptedException e) {
28                         e.printStackTrace();
29                     }
30                     if (list.size() == 5)
31                         lock.notify();// 唤醒B线程
32                 }
33             }
34         });
35         
36         // 实现线程B
37         Thread threadB = new Thread(() -> {
38             while (true) {
39                 synchronized (lock) {
40                     if (list.size() != 5) {
41                         try {
42                             lock.wait();
43                         } catch (InterruptedException e) {
44                             e.printStackTrace();
45                         }
46                     }
47                     System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
48                 }
49             }
50         });
51         
52         //　需要先启动线程B
53         threadB.start();
54         try {
55             Thread.sleep(1000);
56         } catch (InterruptedException e) {
57             e.printStackTrace();
58         }
59         
60         // 再启动线程A
61         threadA.start();
62     }
63     
64 }

运行结果为：

 1 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
 2 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
 3 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
 4 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
 5 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
 6 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
 7 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
 8 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
 9 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
10 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10
11 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

 1 package com.springboot.study.tests.threads;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List;
 5 import java.util.concurrent.locks.Condition;
 6 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 7 
 8 /**
 9  * @Author: guodong
10  * @Date: 2021/1/27 20:09
11  * @Version: 1.0
12  * @Description:
13  */
14 public class TestSync4 {
15 
16     public static void main(String[] args) {
17         ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
18         Condition condition = lock.newCondition();
19 
20         List<String> list = new ArrayList<>();
21         // 实现线程A
22         Thread threadA = new Thread(() -> {
23             lock.lock();
24             for (int i = 1; i <= 10; i++) {
25                 list.add("abc");
26                 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());
27                 try {
28                     Thread.sleep(500);
29                 } catch (InterruptedException e) {
30                     e.printStackTrace();
31                 }
32                 if (list.size() == 5)
33                     condition.signal();
34 
35             }
36             lock.unlock();
37         });
38 
39         // 实现线程B
40         Thread threadB = new Thread(() -> {
41             lock.lock();
42             if (list.size() != 5) {
43                 try {
44                     condition.await();
45                 } catch (InterruptedException e) {
46                     e.printStackTrace();
47                 }
48             }
49             System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
50             lock.unlock();
51         });
52 
53         threadB.start();
54         try {
55             Thread.sleep(1000);
56         } catch (InterruptedException e) {
57             e.printStackTrace();
58         }
59 
60         threadA.start();
61     }
62 
63 }

运行结果为：

 1 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：1
 2 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：2
 3 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：3
 4 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：4
 5 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：5
 6 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：6
 7 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：7
 8 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：8
 9 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：9
10 线程A向list中添加一个元素，此时list中的元素个数为：10
11 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。

 1 package com.springboot.study.tests.threads;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List;
 5 import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
 6 
 7 /**
 8  * @Author: guodong
 9  * @Date: 2021/1/27 20:15
10  * @Version: 1.0
11  * @Description:
12  */
13 public class TestSync5 {
14 
15     public static void main(String[] args) {
16         List<String> list = new ArrayList<>();
17         // 实现线程B
18         final Thread threadB = new Thread(() -> {
19             if (list.size() != 5) {
20                 LockSupport.park();
21             }
22             System.out.println("线程B收到通知，开始执行自己的业务...");
23         });
24 
25         // 实现线程A
26         Thread threadA = new Thread(() -> {
27             for (int i = 1; i <= 10; i++) {
28                 list.add("abc");
29                 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());
30                 try {
31                     Thread.sleep(500);
32                 } catch (InterruptedException e) {
33                     e.printStackTrace();
34                 }
35                 if (list.size() == 5)
36                     LockSupport.unpark(threadB);
37             }
38         });
39 
40         threadA.start();
41         threadB.start();
42     }
43 
44 
45 }

运行结果:

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