Java多线程通信核心机制详解

在Java中，多线程通信与协作主要通过以下几种核心机制实现，每种方式适用于不同的并发场景：

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🔄 一、共享变量+同步控制（基础方式）

// 使用volatile保证可见性
private volatile boolean flag = false;// 线程A
new Thread(() -> {while(!flag); // 等待标志位变化System.out.println("检测到标志位变化");
}).start();// 线程B
new Thread(() -> {try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {}flag = true; // 修改共享状态
}).start();

特点

• ✅ volatile 保证变量修改的可见性
• ❌ 需配合synchronized保证原子性
• ⚠️ 忙等待（while循环）消耗CPU资源

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🤝 二、wait()/notify()机制（经典协作）

Object lock = new Object();// 等待线程
new Thread(() -> {synchronized(lock) {try {lock.wait(); // 释放锁并等待System.out.println("被唤醒");} catch (InterruptedException e) {}}
}).start();// 唤醒线程
new Thread(() -> {synchronized(lock) {lock.notify(); // 唤醒等待线程}
}).start();

关键点

• ✅ 精确控制线程阻塞/唤醒
• ❌ 必须配合synchronized使用
• ⚠️ notify()随机唤醒单个线程，notifyAll()唤醒所有

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📨 三、BlockingQueue（生产者-消费者模式）

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);// 生产者
new Thread(() -> {try {queue.put("数据"); // 阻塞式插入} catch (InterruptedException e) {}
}).start();// 消费者
new Thread(() -> {try {String data = queue.take(); // 阻塞式获取System.out.println("消费：" + data);} catch (InterruptedException e) {}
}).start();

优势

• ✅ 内置线程安全与阻塞控制
• ✅ 支持容量限制（防止内存溢出）
• 📊 常用实现：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue

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🔐 四、CountDownLatch/CyclicBarrier（同步屏障）

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);// 工作线程
for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(() -> {System.out.println("子线程完成");latch.countDown(); // 计数器减1}).start();
}latch.await(); // 主线程等待计数器归零
System.out.println("所有线程执行完毕");

对比

工具	特点	重用性
CountDownLatch	一次性使用，等待N个任务完成	❌ 不可重用
CyclicBarrier	可重复使用，线程互相等待	✅ 可重用

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✉️ 五、Exchanger（线程间数据交换）

Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();// 线程A
new Thread(() -> {try {String data = exchanger.exchange("数据A");System.out.println("收到：" + data);} catch (InterruptedException e) {}
}).start();// 线程B
new Thread(() -> {try {String data = exchanger.exchange("数据B");System.out.println("收到：" + data);} catch (InterruptedException e) {}
}).start();

适用场景

• ✅ 两个线程间双向数据交换
• ❌ 不支持多线程组交换

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🧠 六、Phaser（灵活阶段同步）

Phaser phaser = new Phaser(3); // 注册3个线程for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(() -> {System.out.println("阶段1完成");phaser.arriveAndAwaitAdvance(); // 等待所有线程System.out.println("阶段2完成");phaser.arriveAndDeregister(); // 退出注册}).start();
}

高级功能

• ✅ 动态调整参与线程数
• ✅ 支持多阶段同步控制

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⚡ 最佳实践建议

1. 优先选择高层工具
   使用BlockingQueue、CountDownLatch等JDK并发工具，避免手动实现wait()/notify()
2. 避免死锁
   按固定顺序获取多把锁，或使用tryLock()设置超时
3. 虚拟线程优化（Java 21+）

   Thread.startVirtualThread(() -> { /* 任务代码 */ });
   

4. 监控工具
   使用jstack或VisualVM分析线程阻塞状态

注意：跨线程通信时务必考虑可见性（volatile/happens-before原则）和原子性（锁/CAS），避免出现竞态条件。