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wzjs 2025/8/24 12:57:35

专做正品网站,百度校招,rikka.top wordpress,网络营销案例分析与实践真题线程通信的核心机制线程通信是多线程协作的基础，目的是让线程之间能够传递信息或协调执行顺序。Java中主要通过以下方式实现： 1. wait() 与 notify()/notifyAll() 原理等待-通知机制：线程通过共享对象的监视器（锁&#xff09…

线程通信的核心机制

线程通信是多线程协作的基础，目的是让线程之间能够传递信息或协调执行顺序。Java中主要通过以下方式实现：

1. `wait()` 与 `notify()/notifyAll()`

原理

等待-通知机制：线程通过共享对象的监视器（锁）进行通信。
wait()：释放锁并进入等待状态，直到其他线程调用notify()。
notify()：随机唤醒一个优先级最高的等待线程。
notifyAll()：唤醒所有等待线程。

线程通信涉及上面三个方法：wait()、notify()、notifyAll();这三个方法都是Object类的方法
其中wait（）方法重载了三个：
- wait（）：调用此方法，线程进入”等待状态“
- wait（毫秒）：调用此方法，线程进入”超时等待状态“
- wait（毫秒，纳秒）：调用此方法，线程进入”超时等待状态“
调用wait方法和notify相关方法，不是通过线程对象去调用，而是通过共享对象去调用
- 例如：obj.wait()，
- obj是多线程共享的对象。当调用wait方法之后，在obj对象上活跃的所有线程进入无限期等待。直到调用了该共享对象的notify方法进行了唤醒。唤醒之后，会接着上一次调用wait（）方法的位置继续向下执行。
- obj.wait()方法调用之后，会释放之前占用的对象锁。

代码示例（生产者-消费者模型）

public class WaitNotifyDemo {private final Object lock = new Object();private boolean isProduced = false; // 标记是否有数据// 生产者public void produce() throws InterruptedException {synchronized (lock) {while (isProduced) { // 防止虚假唤醒lock.wait(); // 等待消费者消费}System.out.println("生产数据");isProduced = true;lock.notify(); // 通知消费者}}// 消费者public void consume() throws InterruptedException {synchronized (lock) {while (!isProduced) {lock.wait(); // 等待生产者生产}System.out.println("消费数据");isProduced = false;lock.notify(); // 通知生产者}}
}

关键点

必须在同步块中使用：调用wait()/notify()前需持有对象锁。
循环检查条件：使用while而非if，防止虚假唤醒。
单次唤醒与批量唤醒：notify()效率高，notifyAll()更安全。

2. `Condition` 接口（显式锁的通信）

原理

条件队列：通过Lock.newCondition()创建多个条件变量，实现精准唤醒。
await()：释放锁并等待信号，类似wait()。
signal()/signalAll()：唤醒指定条件的线程。

代码示例

public class ConditionDemo {private final Lock lock = new ReentrantLock();private final Condition notFull = lock.newCondition(); // 队列未满条件private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); // 队列非空条件private final Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();private final int CAPACITY = 10;// 生产者public void produce(int value) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (queue.size() == CAPACITY) {notFull.await(); // 等待队列未满}queue.add(value);notEmpty.signal(); // 唤醒消费者} finally {lock.unlock();}}// 消费者public int consume() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (queue.isEmpty()) {notEmpty.await(); // 等待队列非空}int value = queue.poll();notFull.signal(); // 唤醒生产者return value;} finally {lock.unlock();}}
}

优势

多条件控制：不同条件独立唤醒（如生产者唤醒消费者，消费者唤醒生产者）。
灵活性：支持超时等待（awaitNanos()）和可中断等待。

3. 阻塞队列（`BlockingQueue`）

原理

生产者-消费者解耦：通过队列的put()和take()方法自动处理阻塞。
线程安全：内部已实现同步机制，无需手动加锁。

代码示例

public class BlockingQueueDemo {private final BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);// 生产者public void produce(int value) throws InterruptedException {queue.put(value); // 队列满时自动阻塞System.out.println("生产: " + value);}// 消费者public void consume() throws InterruptedException {int value = queue.take(); // 队列空时自动阻塞System.out.println("消费: " + value);}
}

常用实现类

ArrayBlockingQueue：有界队列，数组实现。
LinkedBlockingQueue：可选有界或无界，链表实现。
PriorityBlockingQueue：支持优先级排序。
SynchronousQueue：不存储元素，直接传递数据。

4. 同步工具类

(1) `CountDownLatch`

一次性屏障：等待多个线程完成初始化后继续执行。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
// 子线程中
latch.countDown();
// 主线程中
latch.await();

(2) `CyclicBarrier`

可重用屏障：多线程到达屏障后同时继续执行。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程到达屏障"));
// 线程中
barrier.await();

(3) `Phaser`

灵活阶段同步：支持动态注册/注销线程，分阶段同步。

Phaser phaser = new Phaser(3); // 初始3个线程
phaser.arriveAndAwaitAdvance(); // 到达并等待其他线程

对比与选择建议

机制	适用场景	优点	缺点
`wait/notify`	简单的等待-通知逻辑	无需额外依赖	需手动处理锁和条件判断
`Condition`	多条件精准唤醒	灵活控制不同条件	代码复杂度较高
`BlockingQueue`	生产者-消费者模型	高度封装，自动阻塞	队列容量需合理设置
同步工具类	多线程分阶段协同任务	功能强大，支持复杂场景	学习成本较高