Java多线程中线程间的通信实例详解

Java多线程中线程间的通信

一、使用while方式来实现线程之间的通信

package com.ietree.multithread.sync;

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

public class MyList {

  private volatile static List list = new ArrayList();

  public void add() {
    list.add("apple");
  }

  public int size() {
    return list.size();
  }

  public static void main(String[] args) {

    final MyList list1 = new MyList();

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list1.add();
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
            Thread.sleep(500);
          }
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }, "t1");

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while (true) {
          if (list1.size() == 5) {
            System.out.println("当前线程收到通知：" + Thread.currentThread().getName() + " list size = 5 线程停止..");
            throw new RuntimeException();
          }
        }
      }
    }, "t2");

    t1.start();
    t2.start();
  }
}

程序输出：

当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
Exception in thread "t2" 当前线程收到通知：t2 list size = 5 线程停止..
java.lang.RuntimeException
  at com.ietree.multithread.sync.MyList$2.run(MyList.java:43)
  at java.lang.Thread.run(Unknown Source)
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..

理解：线程Thread2不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立，从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费CPU资源。

二、wait notfiy 方法实现多线程中线程之间的通信

使用这种方式实现线程通信需要注意：wait和notify必须配合synchronized关键字使用，wait方法释放锁，notify方法不释放锁。并且在这个例子中必须是Thread2先执行才可以。

package com.ietree.multithread.sync;

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

public class ListAdd3 {
  private volatile static List list = new ArrayList();

  public void add() {
    list.add("apple");
  }

  public int size() {
    return list.size();
  }

  public static void main(String[] args) {

    final ListAdd2 list2 = new ListAdd2();

    // 1 实例化出来一个 lock
    // 当使用wait 和 notify 的时候 ， 一定要配合着synchronized关键字去使用
    final Object lock = new Object();

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
              list2.add();
              System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
              Thread.sleep(500);
              if (list2.size() == 5) {
                System.out.println("已经发出通知..");
                //不释放锁，遇到size=5时还是继续执行
                lock.notify();
              }
            }
          }
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

      }
    }, "t1");

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        synchronized (lock) {
          if (list2.size() != 5) {
            try {
              //释放锁，让其他线程执行
              lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
            }
          }
          System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "收到通知线程停止..");
          throw new RuntimeException();
        }
      }
    }, "t2");

    t2.start();
    t1.start();

  }
}

程序输出：

当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
已经发出通知..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t2收到通知线程停止..
Exception in thread "t2" java.lang.RuntimeException
  at com.ietree.multithread.sync.ListAdd3$2.run(ListAdd3.java:59)
  at java.lang.Thread.run(Unknown Source)

三、使用CountDownLatch类来实现多线程中线程之间的实时通信

package com.ietree.multithread.sync;

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

public class ListAdd2 {
  private volatile static List list = new ArrayList();

  public void add() {
    list.add("apple");
  }

  public int size() {
    return list.size();
  }

  public static void main(String[] args) {

    final ListAdd2 list2 = new ListAdd2();

    final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list2.add();
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
            Thread.sleep(500);
            if (list2.size() == 5) {
              System.out.println("已经发出通知..");
              countDownLatch.countDown();
            }
          }
          // }
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

      }
    }, "t1");

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        if (list2.size() != 5) {
          try {
            countDownLatch.await();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "收到通知线程停止..");
        throw new RuntimeException();
      }
    }, "t2");

    t2.start();
    t1.start();

  }
}

程序输出：

当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
已经发出通知..
Exception in thread "t2" 当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t2收到通知线程停止..
java.lang.RuntimeException
  at com.ietree.multithread.sync.ListAdd2$2.run(ListAdd2.java:56)
  at java.lang.Thread.run(Unknown Source)
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..
当前线程：t1添加了一个元素..

四、使用多线程模拟一个队列

package com.ietree.multithread.sync;

import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyQueue {

  // 1、定义一个盛装元素集合
  private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();

  // 2、定义一个计数器
  private AtomicInteger count = new AtomicInteger();

  // 3、指定上限和下限
  private final int minSize = 0;
  private final int maxSize;

  // 4、构造方法初始化大小
  public MyQueue(int size) {
    this.maxSize = size;
  }

  // 5、初始化一个对象用于加锁
  private Object lock = new Object();

  // put(anObject): 把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断，直到BlockingQueue里面有空间再继续.
  public void put(Object obj) {
    synchronized (lock) {
      if (count.get() == this.maxSize) {
        try {
          lock.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      // 1、加入元素
      list.add(obj);
      // 2、计数器累加
      count.incrementAndGet();
      // 3、通知（唤醒）另外一个线程
      lock.notify();
      System.out.println("新加入的元素为：" + obj);
    }
  }

  // take: 取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入.
  public Object take() {
    Object ret = null;
    synchronized (lock) {
      while (count.get() == this.minSize) {
        try {
          lock.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      // 1、做移除元素操作
      ret = list.removeFirst();
      // 2、计数器作递减操作
      count.decrementAndGet();
      // 3、唤醒另外一个操作
      lock.notify();
    }

    return ret;
  }

  // 获取长度
  public int getSize() {
    return this.count.get();
  }

  public static void main(String[] args) {

    final MyQueue mq = new MyQueue(5);
    mq.put("a");
    mq.put("b");
    mq.put("c");
    mq.put("d");
    mq.put("e");

    System.out.println("当前容器的长度:" + mq.getSize());

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        mq.put("f");
        mq.put("g");
      }
    }, "t1");

    t1.start();

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        Object o1 = mq.take();
        System.out.println("移除的元素为:" + o1);
        Object o2 = mq.take();
        System.out.println("移除的元素为:" + o2);
      }
    }, "t2");

    try {
      TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }

    t2.start();
  }
}

程序输出：

新加入的元素为：a
新加入的元素为：b
新加入的元素为：c
新加入的元素为：d
新加入的元素为：e
当前容器的长度:5
移除的元素为:a
移除的元素为:b
新加入的元素为：f
新加入的元素为：g

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