线程通讯的三种方法！通俗易懂

梦叶草789

发布于 2023-8-23 14:56

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线程通信是指多个线程之间通过某种机制进行协调和交互，例如，线程等待和通知机制就是线程通讯的主要手段之一。

在 Java 中，线程等待和通知的实现手段有以下几种方式：

Object 类下的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法；
Condition 类下的 await()、signal() 和 signalAll() 方法；
LockSupport 类下的 park() 和 unpark() 方法。

为什么一个线程等待和通知机制就需要这么多的实现方式呢？

别着急，咱们先来看实现，再来说原因。

一、wait/notify/notifyAll

Object 类的方法说明：

wait()：让当前线程处于等待状态，并释放当前拥有的锁；
notify()：随机唤醒等待该锁的其他线程，重新获取锁，并执行后续的流程，只能唤醒一个线程；
notifyAll()：唤醒所有等待该锁的线程（锁只有一把，虽然所有线程被唤醒，但所有线程需要排队执行）。

示例代码如下：

Object lock = new Object();
// 创建线程并执行
new Thread(() -> {
    System.out.println("线程1：开始执行");
    synchronized (lock) {
        try {
            System.out.println("线程1：进入等待");
            lock.wait();
            System.out.println("线程1：继续执行");
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("线程1：执行完成");
    }
}).start();

Thread.sleep(1000);
synchronized (lock) {
    // 唤醒线程
    System.out.println("执行 notifyAll()");
    lock.notifyAll();
}

二、await/signal/signalAll

Condition 类的方法说明：

await()：对应 Object 的 wait() 方法，线程等待；
signal()：对应 Object 的 notify() 方法，随机唤醒一个线程；
signalAll()：对应 Object 的 notifyAll() 方法，唤醒所有线程。

示例代码如下：

// 创建 Condition 对象
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition(); // lock 下可创建多个 Condition
// 加锁
lock.lock();
try {
    // 业务方法......
    // 1.进入等待状态
    condition.await();
    // 2.唤醒操作
    condition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    lock.unlock();
}

三、park/unpark

LockSupport 类的方法说明：

LockSupport.park()：休眠当前线程。
LockSupport.unpark(线程对象)：唤醒某一个指定的线程。

PS：LockSupport 无需配锁（synchronized 或 Lock）一起使用。

示例代码如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        LockSupport.park();
        System.out.println("线程1");
    }, "线程1");
    t1.start();
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("唤醒线程1");
        LockSupport.unpark(t1);
    }, "线程2");
    t2.start();
}

四、小结

为什么一个线程等待和唤醒的功能需要这么多的实现呢？

LockSupport 存在的必要性：前两种方法 notify 方法以及 signal 方法都是随机唤醒，如果存在多个等待线程的话，可能会唤醒不应该唤醒的线程，因此有 LockSupport 类下的 park 和 unpark 方法指定唤醒线程是非常有必要的。
Condition 存在的必要性：Condition 相比于 Object 类的 wait 和 notify/notifyAll 方法，前者可以创建多个等待集，例如，我们可以创建一个生产者等待唤醒对象，和一个消费者等待唤醒对象，这样我们就能实现生产者只能唤醒消费者，而消费者只能唤醒生产者的业务逻辑了，如下代码所示：

// 创建 Condition 对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
// 生产者的 Condition 对象
private Condition producerCondition = lock.newCondition();
// 本篇内容出自磊哥《Java面试突击训练营》 VX：GG_Stone
// 消费者的 Condition 对象
private Condition consumerCondition = lock.newCondition();

也就是 Condition 是 Object 等待唤醒模型的升级，Object 类可以实现的功能它都能实现，但 Condition 能实现的功能，Object 却不能实现，这就是 Condition 类存在的必要性。