JCSprout项目解析：Java线程通信的七种核心方式-优快云博客

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JCSprout项目解析：Java线程通信的七种核心方式

JCSprout 👨‍🎓 Java Core Sprout : basic, concurrent, algorithm 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/jc/JCSprout

引言

在多线程编程中，线程间的通信是开发者必须掌握的关键技能。本文将基于JCSprout项目中的线程通信实践，深入剖析Java中七种常用的线程通信方式，帮助开发者理解其原理和应用场景。

1. 等待通知机制

等待通知模式是Java线程通信中最经典的方式之一，它基于Object类的wait()和notify()方法实现。

实现原理

等待方（消费者）：
1. 获取对象锁
2. 检查条件，不满足则调用wait()
3. 条件满足后执行后续逻辑
通知方（生产者）：
1. 获取对象锁
2. 改变共享条件
3. 调用notify()/notifyAll()

代码示例：奇偶数交替打印

// 省略部分代码...
synchronized (TwoThreadWaitNotify.class) {
    if (!number.flag) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "奇数" + number.start);
        number.start++;
        number.flag = true;
        TwoThreadWaitNotify.class.notify();
    } else {
        TwoThreadWaitNotify.class.wait();
    }
}

注意事项

必须持有对象监视器（锁）才能调用这些方法
wait()会释放锁并进入WAITING状态
notify()会将线程从等待队列移到同步队列

2. join()方法

join()方法允许一个线程等待另一个线程执行完成。

实现原理

join()内部实际上也是使用wait()/notify()机制实现的：

while (isAlive()) {
    wait(0);
}

典型应用场景

主线程需要等待所有子线程完成
任务之间有先后依赖关系

3. volatile共享变量

volatile关键字保证了变量的可见性，是最轻量级的线程通信方式。

特点

保证内存可见性
禁止指令重排序
不保证原子性

适用场景

状态标志位控制
单次写入多次读取的场景

4. CountDownLatch工具

CountDownLatch是JUC包中的同步辅助类，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

核心方法

countDown(): 计数器减1
await(): 等待计数器归零

与join()的区别

更灵活，不需要直接操作线程
可以提前countDown()
可复用性较差（计数器不能重置）

5. CyclicBarrier工具

CyclicBarrier是另一种同步辅助类，让一组线程到达屏障点时被阻塞，直到最后一个线程到达。

特点

可重置计数器（通过reset()方法）
支持屏障操作（Runnable参数）
处理更复杂的同步场景

6. 线程中断机制

通过interrupt()方法实现线程间的协作式中断。

关键点

interrupt()只是设置中断标志位
需要线程主动检查中断状态
抛出InterruptedException会清除中断状态

最佳实践

while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
    // 正常执行逻辑
}

7. 管道通信

Java提供了PipedInputStream/PipedOutputStream和PipedReader/PipedWriter用于线程间基于管道的通信。

使用步骤

创建管道输入/输出流
连接输入流和输出流
分别在不同的线程中使用

注意事项

必须先建立连接
适合字符或字节数据传输
实际开发中使用较少

线程通信方式对比

| 通信方式 | 适用场景 | 特点 | 复杂度 | |---------|---------|------|-------| | 等待通知 | 经典生产者-消费者 | 需要同步块 | 中 | | join() | 简单线程等待 | 基于wait/notify | 低 | | volatile | 状态标志控制 | 轻量级 | 低 | | CountDownLatch | 多线程任务等待 | 一次性使用 | 中 | | CyclicBarrier | 多阶段任务同步 | 可重复使用 | 高 | | 中断机制 | 线程取消 | 协作式 | 中 | | 管道 | 数据传输 | 面向流 | 高 |