面試官：線程通訊的方法有哪些？為什么有這么多？

作者：磊哥 2024-02-04 10:29:58

開發(fā) 前端

線程通信是指多個(gè)線程之間通過某種機(jī)制進(jìn)行協(xié)調(diào)和交互，例如，線程等待和通知機(jī)制就是線程通訊的主要手段之一。

在 Java 中，線程等待和通知的實(shí)現(xiàn)手段有以下幾種方式：

Object 類下的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法；
Condition 類下的 await()、signal() 和 signalAll() 方法；
LockSupport 類下的 park() 和 unpark() 方法。

為什么一個(gè)線程等待和通知機(jī)制就需要這么多的實(shí)現(xiàn)方式呢？

別著急，咱們先來看實(shí)現(xiàn)，再來說原因。

一、wait/notify/notifyAll

Object 類的方法說明：

wait()：讓當(dāng)前線程處于等待狀態(tài)，并釋放當(dāng)前擁有的鎖；
notify()：隨機(jī)喚醒等待該鎖的其他線程，重新獲取鎖，并執(zhí)行后續(xù)的流程，只能喚醒一個(gè)線程；
notifyAll()：喚醒所有等待該鎖的線程（鎖只有一把，雖然所有線程被喚醒，但所有線程需要排隊(duì)執(zhí)行）。

示例代碼如下：

Object lock = new Object();
// 創(chuàng)建線程并執(zhí)行
new Thread(() -> {
    System.out.println("線程1：開始執(zhí)行");
    synchronized (lock) {
        try {
            System.out.println("線程1：進(jìn)入等待");
            lock.wait();
            System.out.println("線程1：繼續(xù)執(zhí)行");
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("線程1：執(zhí)行完成");
    }
}).start();

Thread.sleep(1000);
synchronized (lock) {
    // 喚醒線程
    System.out.println("執(zhí)行 notifyAll()");
    lock.notifyAll();
}

二、await/signal/signalAll

Condition 類的方法說明：

await()：對(duì)應(yīng) Object 的 wait() 方法，線程等待；
signal()：對(duì)應(yīng) Object 的 notify() 方法，隨機(jī)喚醒一個(gè)線程；
signalAll()：對(duì)應(yīng) Object 的 notifyAll() 方法，喚醒所有線程。

示例代碼如下：

// 創(chuàng)建 Condition 對(duì)象
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition(); // lock 下可創(chuàng)建多個(gè) Condition
// 加鎖
lock.lock();
try {
    // 業(yè)務(wù)方法......
    // 1.進(jìn)入等待狀態(tài)
    condition.await();
    // 2.喚醒操作
    condition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    lock.unlock();
}

三、park/unpark

LockSupport 類的方法說明：

LockSupport.park()：休眠當(dāng)前線程。
LockSupport.unpark(線程對(duì)象)：喚醒某一個(gè)指定的線程。

PS：LockSupport 無需配鎖（synchronized 或 Lock）一起使用。

示例代碼如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        LockSupport.park();
        System.out.println("線程1");
    }, "線程1");
    t1.start();
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("喚醒線程1");
        LockSupport.unpark(t1);
    }, "線程2");
    t2.start();
}

四、小結(jié)

為什么一個(gè)線程等待和喚醒的功能需要這么多的實(shí)現(xiàn)呢？

LockSupport 存在的必要性：前兩種方法 notify 方法以及 signal 方法都是隨機(jī)喚醒，如果存在多個(gè)等待線程的話，可能會(huì)喚醒不應(yīng)該喚醒的線程，因此有 LockSupport 類下的 park 和 unpark 方法指定喚醒線程是非常有必要的。
Condition 存在的必要性：Condition 相比于 Object 類的 wait 和 notify/notifyAll 方法，前者可以創(chuàng)建多個(gè)等待集，例如，我們可以創(chuàng)建一個(gè)生產(chǎn)者等待喚醒對(duì)象，和一個(gè)消費(fèi)者等待喚醒對(duì)象，這樣我們就能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者只能喚醒消費(fèi)者，而消費(fèi)者只能喚醒生產(chǎn)者的業(yè)務(wù)邏輯了，如下代碼所示：

// 創(chuàng)建 Condition 對(duì)象
private Lock lock = new ReentrantLock();
// 生產(chǎn)者的 Condition 對(duì)象
private Condition producerCondition = lock.newCondition();
// 本篇內(nèi)容出自磊哥《Java面試突擊訓(xùn)練營》 VX：GG_Stone
// 消費(fèi)者的 Condition 對(duì)象
private Condition consumerCondition = lock.newCondition();

也就是 Condition 是 Object 等待喚醒模型的升級(jí)，Object 類可以實(shí)現(xiàn)的功能它都能實(shí)現(xiàn)，但 Condition 能實(shí)現(xiàn)的功能，Object 卻不能實(shí)現(xiàn)，這就是 Condition 類存在的必要性。

那問題來了，為什么還有會(huì) Object 的 wait 和 notify 方法呢？因?yàn)?Object 類誕生的比較早，也就是說 Condition 和 LockSupport 都是 JDK 后期版本才出現(xiàn)的功能，所以就有了現(xiàn)在這么多線程喚醒和等待的方法了。

責(zé)任編輯：姜華來源： Java面試真題解析

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