【多线程】四种种方案实现多线程之间相互协作的通信

在并发编程中，经常会遇到多个线程之间需要相互协作的情况，即并不是多个线程同时执行，而是按照一定的顺序循环执行的情况。
那么怎样去实现这种效果呢？这里介绍三种方案。
这里都以子线程循环10次，然后主线程循环10次，然后往复循环50次的思路来做例子。在下面的例子中flag代表一个共享变量。

一、synchronized+notify+wait+flag

public class communication01 {public static void main(String[] args){final besiness b=new besiness();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=50;i++){b.sub(i);}}}).start();for (int i = 1; i <= 50; i++) {b.main(i);}}
}class besiness{private static  boolean flag=true;//flag为true时允许main访问，为false时允许suB访问public synchronized void main(int i){while(!flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for (int j = 1; j <= 10; j++) {System.out.println("main thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=false;this.notify();}public  synchronized  void sub(int i){while (flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for (int j = 1; j <= 10; j++) {System.out.println("sub thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=true;this.notify();}}

这种方案是通过对两个线程中分别要执行的方法加锁synchronized，保证每次执行main时不被sub打断，执行sub循环时，不被main打断。
这里采用了对象object的notify和wait来实现线程之间的通信。当main方法执行完成后，让执行main方法的线程等待，
等待sub方法执行完成后，通知(notify)main线程然后继续执行。这种方式有一个缺点，由于notify和wait使用的是Object的方法，
所以不能单独的让某个特定的线程收到通知或者让他等待，而在存在多个线程同时等待时，只能通过notifyAll来通知所有的线程。不够灵活。

二、lock+condition+flag

 public static void main(String[] args){final besiness b=new besiness();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=50;i++){b.sub2(i);}}}).start();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=50;i++){b.sub3(i);}}}).start();for (int i = 1; i <= 50; i++) {b.main(i);}}static  class besiness{private   int flag=1;//flag为true时允许main访问，为false时允许suB访问//condition1来控制main和sub2之间的循环通信Condition condition1=lock.newCondition() ;//condition2来控制sub2和sub3之间的循环通信Condition condition2=lock.newCondition() ;//condition1来控制main和sub3之间的循环通信Condition condition3=lock.newCondition() ;public  void main(int i){lock.lock();try{while(flag!=1){try {condition1.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for (int j = 1; j <= 20; j++) {System.out.println("main thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=2;condition2.signal();}finally {lock.unlock();}}public    void sub2(int i){lock.lock();try{while ( flag !=2){try {condition2.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for (int j = 1; j <= 20; j++) {System.out.println("sub2 thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=3;condition3.signal();}finally {lock.unlock();}}public    void sub3(int i){lock.lock();try{while ( flag !=3){try {condition3.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for (int j = 1; j <= 20; j++) {System.out.println("sub3 thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=1;condition1.signal();}finally {lock.unlock();}}}

这种方式是利用了Java5中提供的lock和condition，利用共享变量flag来实现线程之间的相互通信。同时在这个小例子中，相比上一个例子中增加了一个线程的循环。这是为了体现使用condition的优点。
使用condition可以非常灵活的去控制线程与线程之间的通信。因为在一个类中可以创建多个condition的实例，
我们可以通过condition不同的实例的signal和await方法来标识不同的两个线程之间相互通信的标识，而不是统一使用object的notify和wait方法了。
同时利用lock方法可以利用锁的重入机制实现更加灵活的锁的应用。可以在需要的时候加锁或解锁。
这样我们就可以实现多个线程之间的协调通信了。

三、semaphere+flag

    public static void main(String[] args){final besiness b=new besiness();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=50;i++){b.sub(i);}}}).start();for (int i = 1; i <= 50; i++) {b.main(i);}}static class besiness{private  int  flag=1;final Semaphore sp=new Semaphore(1);//声明一个信号，共享一个资源，每次只能允许一个线程执行public  void main(int i){try {sp.acquire();while(flag!=1){sp.release();}for (int j = 1; j <= 10; j++) {System.out.println("main thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=2;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {sp.release();}}public   void sub(int i){try{try {sp.acquire();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}while (flag !=2){sp.release();}for (int j = 1; j <= 10; j++) {System.out.println("sub thread==" + j + ",loop of " + i);}flag=1;sp.release();}finally {sp.release();}}}

这里semaphere代表一个信号量，它可以指示共享资源的个数，也就是同时访问资源的线程个数。这里主要通过semaphere的acquire和release实现锁的功能从而实现线程之间的通信。
利用semaphere不仅可以实现多个线程协调循环通信，在必要时还可以控制同一时间访问资源的个数。更加的灵活和方便。

四、countdownLatch

package com.jihite;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class CountDownLatchTest {private static final int RUNNER_COUNT = 10;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);final CountDownLatch end = new CountDownLatch(RUNNER_COUNT);final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);for (int i = 0; i < RUNNER_COUNT; i++) {final int NO = i + 1;Runnable run = new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {begin.await();Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000));System.out.println("No." + NO + " arrived");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {end.countDown();}}};exec.submit(run);}System.out.println("Game Start ...");begin.countDown();end.await();
//        end.await(30, TimeUnit.SECONDS);System.out.println("Game Over.");exec.shutdown();}
}

以上是实习多个线程之间相互协调通信的几种方案。

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二、lock+condition+flag

三、semaphere+flag

四、countdownLatch

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