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