线程通信是指同一个进程内的多个线程，相互传递数据、协调执行顺序的机制。

因为多线程共享进程的内存空间，通信比进程间通信简单，但也需要解决线程安全、同步、数据传递三大问题。

一、核心本质

多个线程协作，共享数据、交替执行、传递消息。

• 为什么需要线程通信？

  • 线程 A 计算完结果，需要交给线程 B 使用
  • 控制执行顺序：线程 B 必须等线程 A 执行完再运行
  • 多个线程操作共享数据，防止冲突（线程安全）

• 线程通信的本质

  • 共享变量 + 同步机制
  • 等待 / 唤醒机制
  • 管道 / 队列传输

二、5 种常用通信方式

1. 共享变量（volatile）

• 作用：用于状态标记，保证变量可见性。
• 原理：可见性，线程读到最新主内存数据
• 用法：volatile boolean flag 启停线程
• 缺点：无法精准控制执行顺序

2. wait /notify/notifyAll（Object 方法）

• 必须在synchronized 锁内使用，用于等待 - 唤醒。
• wait：释放锁，进入等待
• notify：随机唤醒一个等待线程
• notifyAll：唤醒所有等待线程
• 场景：生产者消费者

3. Lock + Condition（JDK1.5 以后）

• 替代 wait/notify，比 synchronized 更灵活，精准唤醒指定线程
• 可创建多个条件队列，分工等待唤醒

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition c1 = lock.newCondition();
Condition c2 = lock.newCondition();

4. 阻塞队列 BlockingQueue（最常用）

自动实现等待、唤醒、线程安全，不用写 wait/notify。

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

// 生产者
queue.put("数据");

// 消费者
String data = queue.take();

• put()：满了就阻塞
• take()：空了就阻塞

✅ 开发首选，简单、安全、不易出错。

5. 管道流 PipedInputStream / PipedOutputStream

• 线程间直接字节数据传递
• 多用于字节消息传输

6. 工具类通信

• CountDownLatch(闭锁)：等待所有线程做完再执行
• CyclicBarrier(栅栏)：线程集齐再一起出发
• Semaphore(信号量)：控制并发线程数

三、Java 多线程并发工具类

闭锁（CountDownLatch）与 栅栏（CyclicBarrier）是Java 多线程并发工具类，专门用来控制线程执行顺序、协调多线程同步。

1. CountDownLatch（门栓、倒计时锁）

核心一句话：等所有线程都干完，主线程再继续执行。像倒计时，倒计时结束，门才打开。

核心特点：

• 一次性使用：计数到 0 就结束，不能重置
• 等待方是主线程：主线程等其他线程
• 作用：等待一批线程执行完成

常用方法：

• new CountDownLatch(int count)：初始化计数器
• countDown()：计数器 -1
• await()：阻塞等待，直到计数器 = 0

经典场景：

• 主线程等 5 个初始化线程全部完成，再开始运行
• 游戏加载：等所有资源加载完，才进入游戏

// 主线程等 3 个线程执行完
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

// 线程执行完，计数器-1
new Thread(() -> {
    latch.countDown();
}).start();

// 主线程阻塞等待
latch.await(); 

2. CyclicBarrier（循环屏障）

核心一句话：一组线程互相等待，全部到齐后，再一起同时执行。像聚会，所有人到齐了，才开饭

核心特点：

• 可循环使用：执行完一轮，可以继续用
• 线程之间互相等待
• 作用：一组线程同步开始执行

常用方法：

• new CyclicBarrier(int parties)：等待的线程数
• await()：我到了，等其他人

经典场景：

• 多线程同时开始执行压测
• 所有线程准备好，同时开始执行任务

// 3 个线程互相等待
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

new Thread(() -> {
    // 等待其他线程
    barrier.await(); 
    // 所有线程到齐后，同时执行这里
}).start();

3. Semaphore（信号量）

Semaphore = 许可证管理器 → 控制同时能运行的线程数量！

核心原理：

• ① 初始化设置许可证数量
• ② 线程要执行，必须先获取许可证
• ③ 用完必须归还许可证
• ④ 没许可证 → 线程阻塞等待

常用方法：

// 1. 创建：指定许可证数量
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

// 2. 获取许可证（获取不到就阻塞）
semaphore.acquire();

// 3. 归还许可证
semaphore.release();

常用场景：

• 接口限流（最多 N 个请求同时访问）
• 池化资源控制（数据库连接池、线程池）
• 共享资源限流（文件读写、打印机）

四、一句话区分

• 共享变量：看信号
• wait/notify：阻塞唤醒
• 实际开发优先用阻塞队列，最简单安全
• 阻塞队列：安全传数据
• 闭锁 栅栏：批量等待协作
• 工作中：等待完成用闭锁，同步开始用栅栏
• CountDownLatch：倒计时，主线程等待，不可重用
• CyclicBarrier：循环屏障，线程互相等待，可重用
• Semaphore 用来限流