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在Java中如何处理线程间通信_Java线程协作与同步机制解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-05 11:25:02

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原创

必须在 synchronized 块中调用 wait/notify,否则抛 IllegalMonitorStateException;推荐优先使用 BlockingQueue 或 Condition 替代手写 wait/notify。

在java中如何处理线程间通信_java线程协作与同步机制解析

wait/notify 必须在 synchronized 块中调用

直接调用 wait()notify() 会抛出 IllegalMonitorStateException,因为这两个方法依赖当前线程持有对象的监视器锁。JVM 要求调用前必须已通过 synchronized 获取该对象锁。

  • 错误写法:obj.wait();(未加锁)→ 立即崩溃
  • 正确写法:synchronized(obj) { obj.wait(); }
  • wait() 会释放锁并挂起线程;notify() 不释放锁,只唤醒一个等待线程
  • notifyAll() 更安全,避免因条件判断不一致导致的“假死”(如多个生产者/消费者共用同一锁)

用 Condition 替代 wait/notify 实现更清晰的等待队列

Conditionjava.util.concurrent.locks 包提供的替代方案,配合 ReentrantLock 使用,能为不同等待逻辑创建独立的等待队列,避免 notify() 唤醒错类型线程的问题。

  • 一个 ReentrantLock 可关联多个 Condition:比如 notFullnotEmpty
  • condition.await() 类似 wait(),但需在 lock.lock()/lock.unlock() 块内
  • 唤醒指定队列:notFull.signal() 不会影响 notEmpty 上等待的线程
  • 注意:不能混用 synchronized + Condition,否则抛 IllegalMonitorStateException

volatile 不足以实现线程间通信,仅适合简单状态通知

volatile 能保证变量读写的可见性与有序性,但无法保证原子性。它适用于「一个线程改、多个线程读」的轻量级信号场景(如开关标志),但不能替代同步机制来协调共享资源访问。

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  • 适用:private volatile boolean shutdownRequested = false;,配合循环检查
  • 不适用:计数器 counter++ —— 该操作包含读-改-写三步,volatile 无法阻止竞态
  • 若需原子更新,改用 AtomicInteger 或加锁;若需等待条件成立,仍得靠 wait/notifyCondition

BlockingQueue 是最实用的线程间通信抽象

对于典型的生产者-消费者模型,直接使用 BlockingQueue(如 ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue)比手写 wait/notify 更可靠、简洁,且内置了线程安全和阻塞语义。

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  • queue.put(item) 在队列满时自动阻塞,queue.take() 在空时自动阻塞
  • 所有操作线程安全,无需额外同步;容量可选(有界 vs 无界),影响背压行为
  • 避免手动管理锁、条件变量、中断响应等细节,减少出错概率
  • 注意:offer(item, timeout, unit)poll(timeout, unit) 支持超时,适合需要响应中断或避免永久阻塞的场景
实际协作逻辑越复杂,越容易在唤醒时机、锁粒度、中断处理上出问题。别为了“理解原理”在线程通信上反复造轮子——先用 BlockingQueuePhaserExchanger 这类高级工具,真卡在性能或语义限制上,再深入 ConditionLockSupport

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