在Java中，线程间通信和数据共享是实现多线程编程的重要组成部分。为了使多个线程能够安全地访问共享数据并进行有效的通信，我们需要使用一些机制来确保线程之间的顺序和数据的一致性。本文将介绍Java中几种常见的线程间通信和数据共享的解决方案，并提供相应的代码示例。
一、使用synchronized关键字实现线程间通信和数据共享
- 使用synchronized方法
synchronized关键字可以修饰方法，使得只有一个线程可以进入该方法执行，其他线程需要等待。这可以用于实现线程之间的通信和数据共享。
示例代码：
public class ThreadCommunication {
private boolean flag = false;
public synchronized void printNumbers() {
// 线程A负责打印奇数
for (int i = 1; i <= 10; i += 2) {
while (flag) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadA: " + i);
flag = true;
notifyAll();
}
}
public synchronized void printLetters() {
// 线程B负责打印偶数
for (char c = 'A'; c <= 'J'; c += 2) {
while (!flag) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadB: " + c);
flag = false;
notifyAll();
}
}
public static void main(String[] args) {
final ThreadCommunication communication = new ThreadCommunication();
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printNumbers();
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printLetters();
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
}在上述示例中，通过使用synchronized关键字修饰printNumbers()和printLetters()方法，确保了线程A和线程B之间的顺序和共享数据的一致性。使用flag标志位控制两个线程的交替执行，通过wait()和notifyAll()方法进行线程的互斥和通信。
- 使用synchronized块
synchronized关键字也可以修饰代码块，使得只有一个线程可以进入该代码块执行，其他线程需要等待。这可以用于实现线程间的通信和数据共享。
示例代码：
public class ThreadCommunication2 {
private Object lock = new Object();
private int number = 0;
public void printNumbers() {
synchronized (lock) {
// 线程A负责打印奇数
for (int i = 1; i <= 10; i += 2) {
while (number % 2 == 0) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadA: " + i);
number++;
lock.notifyAll();
}
}
}
public void printLetters() {
synchronized (lock) {
// 线程B负责打印偶数
for (char c = 'A'; c <= 'J'; c += 2) {
while (number % 2 != 0) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadB: " + c);
number++;
lock.notifyAll();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final ThreadCommunication2 communication = new ThreadCommunication2();
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printNumbers();
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printLetters();
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
}在上述示例中，通过使用synchronized关键字修饰代码块，确保了线程A和线程B之间的顺序和共享数据的一致性。使用number变量和lock对象控制两个线程的交替执行，通过wait()和notifyAll()方法进行线程的互斥和通信。
二、使用Lock和Condition实现线程间通信和数据共享
- 使用ReentrantLock和Condition
ReentrantLock是Java提供的可重入的互斥锁，可以用于实现线程间的通信和数据共享。Condition是ReentrantLock提供的条件对象，可以通过其中的await()和signalAll()方法实现线程的阻塞和唤醒。
示例代码：
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ThreadCommunication3 {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition numberCondition = lock.newCondition();
private Condition letterCondition = lock.newCondition();
private int number = 0;
public void printNumbers() {
lock.lock();
try {
// 线程A负责打印奇数
for (int i = 1; i <= 10; i += 2) {
while (number % 2 == 0) {
try {
numberCondition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadA: " + i);
number++;
letterCondition.signalAll();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void printLetters() {
lock.lock();
try {
// 线程B负责打印偶数
for (char c = 'A'; c <= 'J'; c += 2) {
while (number % 2 != 0) {
try {
letterCondition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadB: " + c);
number++;
numberCondition.signalAll();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final ThreadCommunication3 communication = new ThreadCommunication3();
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printNumbers();
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printLetters();
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
}在上述示例中，通过使用ReentrantLock和Condition实现了线程A和线程B之间的顺序和共享数据的一致性。使用number变量、lock对象和Condition对象控制两个线程的交替执行，通过await()和signalAll()方法进行线程的阻塞和唤醒。
三、使用volatile关键字实现线程间的数据共享
volatile关键字可用于修饰变量，保证了变量对所有线程的可见性。当一个线程修改了一个volatile变量的值，其他线程会立即看到最新的值，从而保证了数据的一致性。
示例代码：
public class ThreadCommunication4 {
private volatile boolean flag = false;
public void printNumbers() {
// 线程A负责打印奇数
for (int i = 1; i <= 10; i += 2) {
while (flag) {
// 空循环，等待flag为false
}
System.out.println("ThreadA: " + i);
flag = true;
}
}
public void printLetters() {
// 线程B负责打印偶数
for (char c = 'A'; c <= 'J'; c += 2) {
while (!flag) {
// 空循环，等待flag为true
}
System.out.println("ThreadB: " + c);
flag = false;
}
}
public static void main(String[] args) {
final ThreadCommunication4 communication = new ThreadCommunication4();
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printNumbers();
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
communication.printLetters();
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
}
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