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Java线程间通信与回调机制：掌握高效协作与响应式编程技巧

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在Java编程中，线程间的通信和回调机制是处理并发和异步任务的重要手段。正确运用这些机制，可以显著提高程序的执行效率和响应速度。本文将深入探讨Java中的线程间通信与回调机制，帮助读者掌握高效协作与响应式编程的技巧。

线程间通信

线程间通信是多个线程之间进行信息交换的过程。Java提供了多种方式实现线程间的通信，以下是一些常见的方法：

1. 使用共享变量

共享变量是线程间通信最简单的方式之一。线程可以通过读写共享变量来实现信息交换。然而，这种方式需要考虑线程安全问题，避免出现数据竞争和不可预期的结果。

public class SharedVariableExample {
    private int counter = 0;

    public void increment() {
        counter++;
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }
}

2. 使用同步方法

同步方法可以确保同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而避免数据竞争。Java提供了synchronized关键字实现同步。

public class SynchronizedExample {
    private int counter = 0;

    public synchronized void increment() {
        counter++;
    }

    public synchronized int getCounter() {
        return counter;
    }
}

3. 使用并发工具类

Java并发包（java.util.concurrent）提供了多种并发工具类，如CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier等，可以方便地实现线程间的通信。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

    public void task1() throws InterruptedException {
        // 执行任务1
        System.out.println("Task 1 completed.");
        latch.countDown();
        latch.await();
    }

    public void task2() throws InterruptedException {
        // 执行任务2
        System.out.println("Task 2 completed.");
        latch.countDown();
        latch.await();
    }
}

回调机制

回调机制是一种常用的异步编程模式，允许一个方法在另一个方法执行完毕后自动执行。在Java中，回调机制可以通过以下方式实现：

1. 接口回调

接口回调是最常见的回调方式，通过定义一个回调接口，并在目标方法中调用回调接口的方法来实现。

public interface Callback {
    void onCompleted();
}

public class CallbackExample {
    public void executeTask(Callback callback) {
        // 执行任务
        System.out.println("Task is executing...");
        callback.onCompleted();
    }
}

2. lambda表达式

Java 8引入的lambda表达式可以简化回调机制，使代码更加简洁。

public class LambdaCallbackExample {
    public void executeTask() {
        // 执行任务
        System.out.println("Task is executing...");
        () -> System.out.println("Task completed.");
    }
}

3. Future和Callable

Future和Callable是Java并发包中的另一个回调机制，可以获取异步任务的结果。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureCallableExample {
    public static void main(String[] args) {
        Callable<String> task = () -> {
            // 执行异步任务
            System.out.println("Task is executing...");
            return "Result";
        };

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(task);
        Executors.newSingleThreadExecutor().execute(futureTask);

        try {
            String result = futureTask.get();
            System.out.println("Task completed. Result: " + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

掌握Java线程间通信与回调机制，可以帮助开发者编写高效、响应式的并发程序。本文介绍了线程间通信的常见方法，如共享变量、同步方法和并发工具类，以及回调机制的实现方式，包括接口回调、lambda表达式和Future/Callable。通过学习和实践这些技巧，可以提升编程水平，为今后的项目开发打下坚实基础。

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