线程通信的四种方式

线程之间为什么要通信？

通信的目的是为了更好的协作，线程无论是交替式执行，还是接力式执行，都需要进行通信告知。那么java线程是如何通信的呢，大致有以下四种方式。

Java线程的通信方式

volatile
等待/通知机制
join方式
threadLocal

volatile关键字方式

volatile有两大特性，一是可见性，二是有序性，禁止指令重排序，其中可见性就是可以让线程之间进行通信。

volatile语义保证线程可见性有两个原则保证

所有volatile修饰的变量一旦被某个线程更改，必须立即刷新到主内存
所有volatile修饰的变量在使用之前必须重新读取主内存的值

volatile保证可见性原理图

工作内存2能够感知到工作内存1更新a值是靠的总线，工作内存1在将值刷新的主内存时必须经过总线，总线就能告知其他线程有值被改变，那么其他线程就会主动读取主内存的值来更新。

示例

/** * * @author wengyz * @version VolatileDemo.java, v 0.1 2020-04-12 22:09 */
public class VolatileDemo { 
   

    private static volatile boolean flag = true;

    public static void main(String[] args) { 
   

        new Thread(new Runnable() { 
   
            @Override
            public void run() { 
   
                while (true){ 
   
                    if (flag){ 
   
                        System.out.println("trun on");
                        flag = false;
                    }
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() { 
   
            @Override
            public void run() { 
   
                while (true){ 
   
                    if (!flag){ 
   
                        System.out.println("trun off");
                        flag = true;
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

录屏演示
如果将volatile关键字去掉，线程切换一定次数后将不能感知到flag的变化，最开始能感知是线程启动时间差的原因。

等待/通知机制

等待通知机制是基于wait和notify方法来实现的，在一个线程内调用该线程锁对象的wait方法，线程将进入等待队列进行等待直到被通知或者被唤醒。

为什么要必须获取锁？
因为调用wait方法时，必须要先释放锁，如果没有持有锁将会抛出异常。

代码示例

/** * * @author wengyz * @version WaitDemo.java, v 0.1 2020-04-12 22:42 */
public class WaitDemo { 
   

    private static Object lock = new Object();
    private static  boolean flag = true;

    public static void main(String[] args) { 
   
        new Thread(new Runnable() { 
   
            @Override
            public void run() { 
   
                synchronized (lock){ 
   
                    while (flag){ 
   
                        try { 
   
                            System.out.println("wait start .......");
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) { 
   
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }

                    System.out.println("wait end ....... ");
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() { 
   
            @Override
            public void run() { 
   
                if (flag){ 
   
                    synchronized (lock){ 
   
                        if (flag){ 
   
                            lock.notify();
                            System.out.println("notify .......");
                            flag = false;
                        }

                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

wait流程原理图

join方式

join其实合理理解成是线程合并，当在一个线程调用另一个线程的join方法时，当前线程阻塞等待被调用join方法的线程执行完毕才能继续执行，所以join的好处能够保证线程的执行顺序，但是如果调用线程的join方法其实已经失去了并行的意义，虽然存在多个线程，但是本质上还是串行的，最后join的实现其实是基于等待通知机制的。