线程间通信

一、引言

线程与线程之间不是相互独立的存在，它们彼此之间需要相互通信和协作。最典型的例子就是生产者-消费者问题。下面首先介绍 wait/notify 机制，并对实现该机制的两种方式：synchronized+wait-notify模式和 Lock+Condition 模式进行介绍，作为线程间通信与协作的基础。最后，对 Thread 类中的 join() 方法进行源码分析，并以宿主线程与寄生线程的协作为例进行说明。

二、使用 wait/notify/notifyAll 实现线程间通信的几点重要说明

1、Object是所有类的父类，它有5个方法组成了等待/通知机制的核心：notify()、notifyAll()、wait()、wait(long)和wait(long，int)。在Java中，所有的类都从Object继承而来，因此，所有的类都拥有这些共有方法可供使用。而且，由于他们都被声明为final，因此在子类中不能覆写任何一个方法。

2、在Java中，可以通过配合调用Object对象的 wait() 方法和 notify() 方法或 notifyAll() 方法来实现线程间的通信。上述三个方法均非Thread类中所声明的方法，而是Object类中声明的方法。原因是每个对象都拥有monitor（锁），所以让当前线程等待某个对象的锁，当然应该通过这个对象来操作，而不是用当前线程来操作，因为当前线程可能会等待多个线程的锁，如果通过线程来操作，就非常复杂了。

3、在线程中调用 wait() 方法，将阻塞等待其他线程的通知（其他线程调用 notify() 方法或 notifyAll() 方法），在线程中调用 notify() 方法或 notifyAll() 方法，将通知其他线程从 wait() 方法处返回。

4、wait()、notify()、notifyAll() 使用条件：

	必须放在synchronized代码块中；
	必须要锁住同一个对象，notify()方法才能唤醒等待的线程；
	notify()只会随机的唤醒一个处于wait状态的线程；
	notifyall()会全部唤醒所有处于wait线程，争夺到时间片的只有一个；

5、wait()方法

该方法用来将当前线程置入休眠状态，直到接到通知或被中断为止。在调用 wait() 之前，线程必须要获得该对象的对象级别锁，即只能在同步方法或同步块中调用 wait() 方法。 进入 wait() 方法后，当前线程释放锁。在从 wait() 返回前，线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用 wait() 时，没有持有适当的锁，则抛出IllegalMonitorStateException，它是RuntimeException的一个子类。

6、notify()

该方法也要在同步方法或同步块中调用，即在调用前，线程也必须要获得该对象的对象级别锁，如果调用 notify() 时没有持有适当的锁，也会抛出IllegalMonitorStateException。

该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程。如果有多个线程等待，则线程规划器会随机挑选出其中一个 wait() 状态的线程来发出通知，并使它等待获取该对象的对象锁（notify后，当前线程不会马上释放该对象锁，wait所在的线程并不能马上获取该对象锁，要等到程序退出synchronized代码块后，当前线程才会释放锁，wait所在的线程也才可以获取该对象锁），但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们。当第一个获得了该对象锁的 wait 线程运行完毕以后，它会释放掉该对象锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，则即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，会继续阻塞在wait状态，直到这个对象发出一个notify或notifyAll。这里需要注意：它们等待的是被notify或notifyAll，而不是锁。这与下面的notifyAll()方法执行后的情况不同。

7、notifyAll()

该方法与 notify() 方法的工作方式相同，重要的一点差异是：

notifyAll() 使所有原来在该对象上 wait 的线程统统退出 wait 的状态（即全部被唤醒，不再等待notify或notifyAll，但由于此时还没有获取到该对象锁，因此还不能继续往下执行），变成等待获取该对象上的锁， 一旦该对象锁被释放（notifyAll线程退出调用了notifyAll的synchronized代码块的时候），它们就会去竞争。如果其中一个线程获得了该对象锁，它就会继续往下执行，在它退出synchronized代码块，释放锁后，其他的已经被唤醒的线程将会继续竞争获取该锁，一直进行下去，直到所有被唤醒的线程都执行完毕。

8、wait(long) 和 wait(long，int)

这两个方法是设置等待超时时间的，后者在超值时间上加上ns，精度也难以达到，因此，该方法很少使用。对于前者，如果在等待的线程接到通知或被中断之前，已经超过了指定的毫秒数，则它通过竞争重新获得锁，并从 wait(long) 返回。另外，需要知道，如果设置了超时时间，当 wait() 返回时，我们不能确定它是因为接到了通知还是因为超时而返回的，因为 wait() 方法不会返回任何相关的信息。但一般可以通过设置标志位来判断，在notify之前改变标志位的值，在 wait() 方法后读取该标志位的值来判断，当然为了保证notify不被遗漏，我们还需要另外一个标志位来循环判断是否调用 wait() 方法。

9、小结

a.	wait()、notify() 和 notifyAll()方法是 本地方法，并且为 final 方法，无法被重写；
b.	调用某个对象的 wait() 方法能让 当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）；
c.	调用某个对象的 notify() 方法能够唤醒 一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都
	在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；
d.	调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程。

三、生产者-消费者模型

线程与线程之间相互通信和协作，最经典的例子就是 生产者-消费者模型： 　　 在下面的例子中，虽然两个线程实现了通信，但是凭借 线程B 不断地通过 while语句轮询 来检测某一个条件，这样会导致CPU的浪费。因此，需要一种机制来减少 CPU资源 的浪费，而且还能实现多个线程之间的通信，即 wait/notify 机制 。

//资源类
class MyList {

    //临界资源
    private volatile List list = new ArrayList();

    public void add() {
        list.add("abc");
    }

    public int size() {
        return list.size();
    }
}

// 线程A
class ThreadA extends Thread {

    private MyList list;//临界资源

    public ThreadA(MyList list,String name) {
        super(name);
        this.list = list;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i