Java并发编程之线程间的通信
在操作系统中，线程是个独立的个体，但是在线程执行过程中，如果处理同一个业务逻辑，可能会产生资源争抢，导致并发问题，通常使用互斥锁来控制该逻辑。但是在还有这样一类场景，任务执行是有顺序控制的，例如常见的报表数据生成：
该场景在相对复杂的系统中非常常见，如果基于多线程来描述该过程，则需要线程之间通信协作，才能有条不紊的处理该场景业务。
2、等待通知机制如上的业务场景，如果线程A生成数据过程中，线程B一直在访问数据容器，判断该过程的数据是否已经生成，则会造成资源浪费。正常的流程应该如图，线程A和线程B同时启动，线程A开始处理数据生成任务，线程B尝试获取容器数据，数据还没过来，线程B则进入等待状态，当线程A的任务处理完成，则通知线程B去容器中获取数据，这样基于线程等待和通知的机制来协作完成任务。
3、基础方法等待/通知机制的相关方法是Java中Object层级的基础方法，任何对象都有该方法：
notify：随机通知一个在该对象上等待的线程，使其结束wait状态返回； notifyAll：唤醒在该对象上所有等待的线程，进入对象锁争抢队列中； wait：线程进入waiting等待状态，不会争抢锁对象，也可以设置等待时间；线程的等待通知机制，就是基于这几个基础方法。
二、等待通知原理1、基本原理等待/通知机制，该模式下指线程A在不满足任务执行的情况下调用对象wait()方法进入等待状态，线程B修改了线程A的执行条件，并调用对象notify()或者notifyAll()方法，线程A收到通知后从wait状态返回，进而执行后续操作。两个线程通过基于对象提供的wait()/notify()/notifyAll()等方法完成等待和通知间交互，提高程序的可伸缩性。
2、实现案例通过线程通信解决上述数据生成和存储任务的解耦流程。
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(); } // 等待数据生成，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)); }} } // 生成数据，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满足写条件，还要在AnalyData线程执行通知操作。
三、管道流通信1、管道流简介基本概念
管道流主要用于在不同线程间直接传送数据，一个线程发送数据到输出管道，另一个线程从输入管道中读取数据，进而实现不同线程间的通信。
实现分类
管道字节流：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();// 链接输入流和输出流pos.connect(pis);// 写数据线程new Thread(new Runnable() { public void run() {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));// 将从键盘读取的数据写入管道流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(); }} }}, '输入数据线程：').start();// 读数据线程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(); }} }}, '输出数据线程：').start(); }}
写线程向管道流写入数据，读线程读取数据，完成基本通信流程。
四、生产消费模式1、业务场景基于线程等待通知机制：实现工厂生产一件商品，通知商店卖出一件商品的业务流程。
2、代码实现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(); }}// 产品class Product { public String name ; public double price ; // 产品是否生产完毕,默认没有 boolean flag ;}// 产品工厂：生产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 = '鼠标';product.price = 79.99; } else {product.name = '键盘';product.price = 89.99; } System.out.println('产品：'+product.name+'【价格：'+product.price+'】出厂...'); product.flag = true ; i++; // 通知消费者 product.notifyAll();} else { try {// 进入等待状态product.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} }} }}// 产品商店：销售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('产品:'+product.name+'【价格'+(product.price*2)+'】卖出...'); product.flag = false ; product.notifyAll(); //唤醒生产者} else { try {product.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} }} }}
流程描述：ProductFactory生成一件商品，通知商店售卖，通过flag标识判断控制是否进入等待状态，商店卖出商品后，再次通知工厂生产商品。
五、源代码地址GitHub·地址https://github.com/cicadasmile/java-base-parentGitEE·地址https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
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