Java线程间通信的方法与技巧

# 1. 简介

## 1.1 什么是Java线程间通信

Java线程间通信是指多个线程之间通过共享的变量、对象或者消息进行信息传递和同步的一种机制。多线程编程中，线程之间的通信是必不可少的，它可以让多个线程协同工作，实现任务的分配、资源的共享以及数据的交互。线程间通信能够提高程序的效率和并发性，但同时也增加了程序的复杂性。

## 1.2 为什么需要线程间通信

在多线程编程中，不同的线程可能需要共同完成一个任务，因此需要进行线程间的协调和合作。线程间通信可以用于以下几个方面：
- 共享变量：多个线程之间共享同一个变量，并需要保证数据的正确性和一致性。
- 线程的等待与唤醒：一个线程等待其他线程的信号，然后再进行下一步操作。
- 线程的通知与通知唤醒：一个线程发出信号，通知其他等待该信号的线程可以继续执行。

综上所述，线程间通信是多线程编程中的重要机制，它能够协调多个线程的执行顺序、进行数据的交互和共享，以及提高程序的效率和并发性。在接下来的章节中，我们将介绍几种常见的线程间通信方式以及其使用方法。

# 2. 共享变量

共享变量是指多个线程之间可以访问的同一份数据。在多线程编程中，共享变量的处理是非常关键的，因为它涉及到多个线程之间的数据共享和同步。

### 2.1 共享变量的概念

共享变量是指在多个线程中可以直接访问的变量。在Java中，如果多个线程共享同一个对象实例中的成员变量，那么这些成员变量就是共享变量。

### 2.2 共享变量的问题

在多线程环境下，共享变量会带来线程安全的问题，比如竞态条件（Race Condition）、死锁（Deadlock）、活锁（Livelock）等。

### 2.3 如何保证共享变量的可见性

为了保证共享变量的可见性，可以使用关键字`synchronized`或`volatile`关键字。通过使用这些关键字，可以确保共享变量的修改对其他线程的可见性，从而避免线程间的数据不一致性问题。

下面我们来通过示例代码来说明共享变量的问题以及如何保证可见性。

# 3. wait()和notify()方法

Java中提供了用于线程间通信的wait()和notify()方法，可以帮助线程进行等待和唤醒操作。

#### 3.1 wait()方法的作用和使用方式

wait()方法用于使当前线程进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法将其唤醒。wait()方法需要在synchronized块中使用，以确保线程在等待期间能够释放对象锁。

下面是一个简单的wait()方法的示例：

public class WaitNotifyExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    System.out.println("Thread 1 is waiting");
                    lock.wait();
                    System.out.println("Thread 1 is awake");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("Thread 2 is notifying");
                    lock.notify();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

在上面的示例中，Thread 1首先进入等待状态，然后Thread 2经过一秒钟后唤醒了Thread 1。

#### 3.2 notify()方法的作用和使用方式

notify()方法用于唤醒一个处于等待状态的线程。如果有多个线程在等待，notify()方法只会唤醒其中一个线程，具体唤醒哪个线程由线程调度器来决定。如果希望唤醒所有等待的线程，可以使用notifyAll()方法。

#### 3.3 使用wait()和notify()实现线程间的等待和唤醒

wait()和notify()方法通常与共享对象结合使用，以实现线程间的等待和唤醒。下面是一个简单的示例：

public class WaitNotifyExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    System.out.println("Thread 1 is waiting");
                    lock.wait();
                    System.out.println("Thread 1 is awake");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    Syste