Java线程通信如何实现高效同步

在Java中，线程通信的高效同步可以通过以下几种方式实现：

使用synchronized关键字：synchronized关键字是Java中最基本的同步机制，它可以用来修饰方法或者代码块。当一个线程进入synchronized修饰的方法或代码块时，其他线程将被阻塞，直到当前线程释放锁。这样可以确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。

public synchronized void synchronizedMethod() {
    // 同步代码
}

public void anotherMethod() {
    synchronized (this) {
        // 同步代码
    }
}

使用Lock接口：Java提供了Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）来实现更灵活的锁机制。与synchronized相比，Lock接口提供了更多的方法，如tryLock()、lockInterruptibly()等，使得线程通信更加高效。

private Lock lock = new ReentrantLock();

public void lockedMethod() {
    lock.lock();
    try {
        // 同步代码
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

使用Semaphore类：Semaphore是一个计数信号量，可以用来控制对共享资源的访问。通过调用acquire()方法获取许可，调用release()方法释放许可。Semaphore可以用于限制同时访问共享资源的线程数量。

import java.util.concurrent.Semaphore;

private Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 允许最多3个线程同时访问

public void limitedAccessMethod() {
    try {
        semaphore.acquire();
        // 同步代码
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        semaphore.release();
    }
}

使用CountDownLatch类：CountDownLatch是一个同步辅助类，它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。通过调用countDown()方法减少计数器，调用await()方法使当前线程等待，直到计数器变为0。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5); // 5个线程需要完成操作

public void waitForOtherThreads() throws InterruptedException {
    latch.await(); // 当前线程等待，直到其他线程完成
}

// 其他线程中调用
latch.countDown(); // 完成操作，计数器减1

使用CyclicBarrier类：CyclicBarrier是一个可重复使用的同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到所有线程都到达某个屏障点。通过调用await()方法使当前线程等待，直到其他线程也调用await()方法。CyclicBarrier还可以用于将大任务拆分为多个小任务，以便并行执行。

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

private CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5); // 5个线程需要互相等待

public void waitForOtherThreads() throws InterruptedException {
    barrier.await(); // 当前线程等待，直到其他线程也调用await()方法
}

// 其他线程中调用
barrier.await(); // 当前线程等待，直到其他线程也调用await()方法

使用Exchanger类：Exchanger是一个用于在线程之间交换数据的同步辅助类。通过调用exchange()方法，两个线程可以互相交换数据。Exchanger可以用于实现线程间的协作操作。

import java.util.concurrent.Exchanger;

private Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();

public String exchangeData() {
    try {
        return exchanger.exchange("data"); // 与另一个线程交换数据
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

通过以上方法，Java提供了多种线程通信和同步机制，可以根据具体需求选择合适的方法来实现高效同步。

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