谈谈我对Java线程之间通信方式的理解

嗨，大家好，欢迎来到程序猿漠然公众号，我是漠然。

作为一名Java工程师，我相信大家都有过这样的经历：在开发多线程程序时，为了实现线程之间的通信，费尽了心思，有时甚至感到焦头烂额。那么，为什么线程之间的通信如此复杂？又有哪些方法可以实现线程之间的通信呢？今天，我将和大家一起探讨这个问题，并尝试用幽默风趣的语言和例子，让大家对线程通信有更深刻的理解。

首先，让我们思考一下，为什么线程之间需要通信？简单来说，线程通信就是为了解决多线程环境下，不同线程之间需要协作完成某个任务的问题。这就好比你和你的同事们在一家餐厅吃饭，你们需要点菜、分享美食、结账等，而这些都需要大家相互沟通，才能顺利完成。

在Java中，线程之间的通信主要有以下几种方式：

1. 同步（Synchronization）

同步是Java线程通信中最基础的方式。它通过synchronized关键字，保证了在同一时刻，只有一个线程可以访问某个方法或代码块。这就好比你和同事们在餐厅吃饭，大家都要用菜单，而同步就是确保每次只有一个同事可以使用菜单，以免发生抢菜的情况。

示例代码：

public?class?Counter?{
????private?int?count?=?0;
????public?synchronized?void?increment()?{
????????count++;
????}
????public?synchronized?int?getCount()?{
????????return?count;
????}
}
public?class?SyncDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Counter?counter?=?new?Counter();
????????Thread?t1?=?new?Thread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?<?1000;?i++)?{
????????????????counter.increment();
????????????}
????????});
????????Thread?t2?=?new?Thread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?<?1000;?i++)?{
????????????????counter.increment();
????????????}
????????});
????????t1.start();
????????t2.start();
????????try?{
????????????t1.join();
????????????t2.join();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????System.out.println("Count:?"?+?counter.getCount());
????}
}

2. ?等待/通知机制（Wait/Notify）

等待/通知机制是通过wait()、notify()和notifyAll()这三个方法实现的。它允许一个线程在等待某个条件满足时，进入等待状态，而另一个线程在条件满足时，通过通知唤醒等待的线程。这就像你在餐厅等同事过来一起吃饭，而你的同事在来的路上遇到了堵车，这时你可以选择等待（wait），也可以选择打电话通知他你已经在餐厅等他了（notify）。

示例代码：

public?class?WaitNotifyDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Object?lock?=?new?Object();
????????Thread?t1?=?new?Thread(()?->?{
????????????synchronized?(lock)?{
????????????????try?{
????????????????????System.out.println("Thread?1:?waiting...");
????????????????????lock.wait();
????????????????????System.out.println("Thread?1:?notified");
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}
????????});
????????Thread?t2?=?new?Thread(()?->?{
????????????synchronized?(lock)?{
????????????????System.out.println("Thread?2:?notify");
????????????????lock.notify();
????????????}
????????});
????????t1.start();
????????t2.start();
????}
}

3. ?管道通信（Pipe Communication）

管道通信是通过java.io.PipedInputStream和java.io.PipedOutputStream实现的。它允许两个线程通过管道进行数据传输，一个线程将数据输出到管道，另一个线程从管道读取数据。这就像你在餐厅里，通过管道（水管或吸管）将饮料传递给同事，实现了饮料的共享。

示例代码：

import?java.io.PipedInputStream;
import?java.io.PipedOutputStream;
public?class?PipeDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????PipedOutputStream?out?=?new?PipedOutputStream();
????????PipedInputStream?in?=?new?PipedInputStream(out);
????????Thread?t1?=?new?Thread(()?->?{
????????????String?message?=?"Hello,?Pipe!";
????????????out.write(message.getBytes());
????????????out.flush();
????????});
????????Thread?t2?=?new?Thread(()?->?{
????????????try?{
????????????????byte[]?buffer?=?new?byte[1024];
????????????????int?bytesRead?=?in.read(buffer);
????????????????String?message?=?new?String(buffer,?0,?bytesRead);
????????????????System.out.println("Thread?2:?received?message?-?"?+?message);
????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????});
????????t1.start();
????????t2.start();
????}
}

4. 局部变量

局部变量是线程间通信的一种隐式方式。当多个线程访问同一个方法的局部变量时，这些线程实际上是在共享内存。这就好比你和同事们在餐厅吃饭，大家都在同一个桌子上，可以共享桌子上的食物和饮料。

示例代码：

public?class?LocalVarDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????ThreadLocal<String>?threadLocal?=?new?ThreadLocal<>();
????????Thread?t1?=?new?Thread(()?->?{
????????threadLocal.set("Hello,?Thread?1");
????????System.out.println("Thread?1:?"?+?threadLocal.get());
????});
????Thread?t2?=?new?Thread(()?->?{
????????threadLocal.set("Hello,?Thread?2");
????????System.out.println("Thread?2:?"?+?threadLocal.get());
????});
????t1.start();
????t2.start();
}
}

通过以上几种方式，我们可以实现Java线程之间的通信。但需要注意的是，每种通信方式都有其适用场景和优缺点，我们在实际开发中需要根据具体需求，选择合适的通信方式。同时，多线程编程中的一些问题，如死锁、竞态条件等，也需要我们加以关注和避免。

总之，Java线程之间的通信就像我们在餐厅吃饭一样，需要通过不同的方式，如同步、等待/通知、管道通信和局部变量等，来实现线程间的协作和资源共享。希望我的这篇文章，能让你对线程通信有了更深刻的理解，也让你在开发多线程程序时，能够更加游刃有余。