Java并發編程之線程間的通信
在操作系統中，線程是個獨立的個體，但是在線程執行過程中，如果處理同一個業務邏輯，可能會產生資源爭搶，導致并發問題，通常使用互斥鎖來控制該邏輯。但是在還有這樣一類場景，任務執行是有順序控制的，例如常見的報表數據生成：
該場景在相對復雜的系統中非常常見，如果基于多線程來描述該過程，則需要線程之間通信協作，才能有條不紊的處理該場景業務。
2、等待通知機制如上的業務場景，如果線程A生成數據過程中，線程B一直在訪問數據容器，判斷該過程的數據是否已經生成，則會造成資源浪費。正常的流程應該如圖，線程A和線程B同時啟動，線程A開始處理數據生成任務，線程B嘗試獲取容器數據，數據還沒過來，線程B則進入等待狀態，當線程A的任務處理完成，則通知線程B去容器中獲取數據，這樣基于線程等待和通知的機制來協作完成任務。
3、基礎方法等待/通知機制的相關方法是Java中Object層級的基礎方法，任何對象都有該方法：
notify：隨機通知一個在該對象上等待的線程，使其結束wait狀態返回； notifyAll：喚醒在該對象上所有等待的線程，進入對象鎖爭搶隊列中； wait：線程進入waiting等待狀態，不會爭搶鎖對象，也可以設置等待時間；線程的等待通知機制，就是基于這幾個基礎方法。
二、等待通知原理1、基本原理等待/通知機制，該模式下指線程A在不滿足任務執行的情況下調用對象wait()方法進入等待狀態，線程B修改了線程A的執行條件，并調用對象notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從wait狀態返回，進而執行后續操作。兩個線程通過基于對象提供的wait()/notify()/notifyAll()等方法完成等待和通知間交互，提高程序的可伸縮性。
2、實現案例通過線程通信解決上述數據生成和存儲任務的解耦流程。
public class NotifyThread01 { static Object lock = new Object() ; static volatile List<String> dataList = new ArrayList<>(); public static void main(String[] args) throws Exception {Thread saveThread = new Thread(new SaveData(),'SaveData');saveThread.start();TimeUnit.SECONDS.sleep(3);Thread dataThread = new Thread(new AnalyData(),'AnalyData');dataThread.start(); } // 等待數據生成，保存 static class SaveData implements Runnable {@Overridepublic void run() { synchronized (lock){while (dataList.size()==0){ try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+'等待...');lock.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }}System.out.println('SaveData ..'+ dataList.get(0)+dataList.get(1)); }} } // 生成數據，通知保存 static class AnalyData implements Runnable {@Overridepublic void run() { synchronized (lock){dataList.add('hello,');dataList.add('java');lock.notify();System.out.println('AnalyData End...'); }} }}
注意：除了dataList滿足寫條件，還要在AnalyData線程執行通知操作。
三、管道流通信1、管道流簡介基本概念
管道流主要用于在不同線程間直接傳送數據，一個線程發送數據到輸出管道，另一個線程從輸入管道中讀取數據，進而實現不同線程間的通信。
實現分類
管道字節流：PipedInputStream和PipedOutputStream；
管道字符流：PipedWriter和PipedReader；
新IO管道流：Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel；
2、使用案例public class NotifyThread02 { public static void main(String[] args) throws Exception {PipedInputStream pis = new PipedInputStream();PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();// 鏈接輸入流和輸出流pos.connect(pis);// 寫數據線程new Thread(new Runnable() { public void run() {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));// 將從鍵盤讀取的數據寫入管道流PrintStream ps = new PrintStream(pos);while (true) { try {System.out.print(Thread.currentThread().getName());ps.println(br.readLine());Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); }} }}, '輸入數據線程：').start();// 讀數據線程new Thread(new Runnable() { public void run() {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(pis));while (true) { try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + br.readLine()); } catch (IOException e) {e.printStackTrace(); }} }}, '輸出數據線程：').start(); }}
寫線程向管道流寫入數據，讀線程讀取數據，完成基本通信流程。
四、生產消費模式1、業務場景基于線程等待通知機制：實現工廠生產一件商品，通知商店賣出一件商品的業務流程。
2、代碼實現public class NotifyThread03 { public static void main(String[] args) {Product product = new Product();ProductFactory productFactory = new ProductFactory(product);ProductShop productShop = new ProductShop(product);productFactory.start();productShop.start(); }}// 產品class Product { public String name ; public double price ; // 產品是否生產完畢,默認沒有 boolean flag ;}// 產品工廠：生產class ProductFactory extends Thread { Product product ; public ProductFactory (Product product){this.product = product; } @Override public void run() {int i = 0 ;while (i < 20) { synchronized (product) {if (!product.flag){ if (i%2 == 0){product.name = '鼠標';product.price = 79.99; } else {product.name = '鍵盤';product.price = 89.99; } System.out.println('產品：'+product.name+'【價格：'+product.price+'】出廠...'); product.flag = true ; i++; // 通知消費者 product.notifyAll();} else { try {// 進入等待狀態product.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} }} }}// 產品商店：銷售class ProductShop extends Thread { Product product ; public ProductShop (Product product){this.product = product ; } @Override public void run() {while (true) { synchronized (product) {if (product.flag == true ){ System.out.println('產品:'+product.name+'【價格'+(product.price*2)+'】賣出...'); product.flag = false ; product.notifyAll(); //喚醒生產者} else { try {product.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} }} }}
流程描述：ProductFactory生成一件商品，通知商店售賣，通過flag標識判斷控制是否進入等待狀態，商店賣出商品后，再次通知工廠生產商品。
五、源代碼地址GitHub·地址https://github.com/cicadasmile/java-base-parentGitEE·地址https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
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