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Java面试之线程通讯方式详解

 更新时间：2023年08月03日 16:23:37   作者：磊哥|www.javacn.site  
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，那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，下面小编来和大家仔细聊聊

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。

那问题来了，为什么还有会 Object 的 wait 和 notify 方法呢？

因为 Object 类诞生的比较早，也就是说 Condition 和 LockSupport 都是 JDK 后期版本才出现的功能，所以就有了现在这么多线程唤醒和等待的方法了。

到此这篇关于Java面试之线程通讯方式详解的文章就介绍到这了,更多相关Java线程通讯内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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