全面理解線程間的通訊方式

由於存在對共享變量的操做，纔有了討論線程的話題。在線程中存在這樣一種場景，一個線程操做了共享變量的值而另外一個線程感知了這次操做，而後進行相應的操做。整個過程開始於一個線程，結束與另外一個線程。前者咱們能夠稱做生產者，後者咱們能夠稱做消費者，由於有了前者的活動纔出發後者邏輯的發生，這種隔離模式在功能實現方面具有了良好的伸縮性。等待/通知的java方法是任何對象都具有的，由於這些方法被定義在java的超類java.lang.Object上下圖展現了Object 類的全部方法：

等待、通知機制就是，線程A調用了對象O的wait()方法進入等待狀態，線程B 調用了對象O的notify()或者notifyAll() 喚醒處於對象O上等待的線程A，使線程A 從wait()方法處返回從而進行剩餘操做。上述兩個線程經過對象O來進行交互，而對象O上的wait()/notify()/notifyAll()就如同信號通常控制着線程的操做。這種例子生活中隨處可見，例如商品入庫，若是倉庫中是滿的咱們就沒法將商品再放入倉庫，若是倉庫中沒有商品咱們也沒法從倉庫中取出商品，再舉一個平常發生在咱們身邊的場景。如今網購愈來愈方便，咱們與快遞之間有一個快遞小哥在關聯，快遞小哥將包裹放到快遞櫃，咱們去快遞櫃領取快遞：

 1 /**
 2  * 快遞
 3  */
 4 public class Courier extends Thread {
 5     
 6     @SneakyThrows
 7     @Override
 8     public void run() {
 9 
10         synchronized (CourierCabinet.CABINET) {
11             while (true) {
12                 if (CourierCabinet.CABINET.size() == 10) {
13                     //歇一歇吧 快遞櫃沒地方了
14                     CourierCabinet.CABINET.wait();
15                 }
16                 CourierCabinet.CABINET.add("包裹");
17                 System.out.println("親愛的顧客您的快遞已入櫃，請及時來領取");
18                 CourierCabinet.CABINET.notify();
19                 Thread.sleep(100);
20 
21             }
22         }
23 
24     }
25 }

 

 1 /**
 2  * 收件人
 3  */
 4 public class Recipient extends Thread {
 5 
 6 
 7     @SneakyThrows
 8     @Override
 9     public void run() {
10 
11         while (true) {
12             synchronized (CourierCabinet.CABINET) {
13 
14                 if (CourierCabinet.CABINET.size() == 0) {
15                     // 快遞員還未將包裹入櫃 無法領取等一等
16                     CourierCabinet.CABINET.wait();
17                 }
18 
19                 CourierCabinet.CABINET.remove("包裹");
20                 System.out.println("哈哈 領到了個人快遞...");
21                 CourierCabinet.CABINET.notify();
22                 Thread.sleep(100);
23             }
24         }
25     }
26 }

 1 **
 2  * 快遞櫃
 3  */
 4 public class CourierCabinet {
 5 
 6     /**
 7      * 快遞櫃容量
 8      */
 9     public static final List<String> CABINET = new ArrayList<>(10);
10 
11 
12     public static void main(String[] args) {
13 
14 
15         new Thread(new Courier()).start();
16 
17 
18         new Thread(new Recipient()).start();
19 
20 
21     }
22 
23 }

運行結果：

經過以上例子，能夠總結出 使用對象的wait()/notify()/notifyAll()所要注意的點：

1. 調用 wait()/notify()/notifyAll() 方法的線程必須是持有該對象的鎖的線程
2. 調用wait()方法後線程由RUNNING狀態變爲WAITING狀態，並將當前線程放置在該對象的等待隊列中，同時釋放擁有的鎖
3. 調用notify()和notifyAll()以後線程並不會當即從wait()方法處返回，而是須要等待調用notify()/notifyAll()的線程釋放鎖以後纔會返回。
4. notify() 將等待隊列中的線程移動到同步隊列中去，notifyAll()將等待隊列中全部的線程移動到同步隊列中去，此時被移動的線程狀態由WAITING 轉爲BLOCKED

關於線程同步、通知機制面試題

1：爲何操做 wait() notify() notifyAll() 須要事先獲取鎖，

主要是爲了防止死鎖了永久等待的發生，以上面的例子說明，收件人線程執行if(CABINET.size()==0)的時候知足條件 因爲沒有synchronize 加持，因此該線程並不必定會執行CABINET.wait() 可能被CPU切走了，線程進入了BLOCKED狀態。

此時快遞小哥線程獲取到了執行權，判斷if(CABINET.size==10)不知足條件，而後執行CABINET.add(包裹操做)執行notify()由於收件人線程並無執行wait()，因此就可能處於一直等待中。就如同你給我打電話 我尚未拿到電話你就已經打過了 此時我再拿到電話也不會收到你的電話了。

Wait()放到synchronize 中執行就是爲了保證線程安全，若是一個線程想要從wait()處返回也須要獲取到該對象的鎖不然會出現IllegalMonitorStateException異常。

2：爲何線程通訊的方法wait()notify()notifyAll()是定義在Object中而sleep()定義在線程類中？

主要由於java中的wait()notify()notifyAll()都是鎖級別的操做，操做這幾個方法的線程必須持有該對象的鎖，而鎖又是屬於對象的。每個對象的對象頭中有幾位是標識鎖的狀態的，因此實際上鎖是屬於對象的並非屬於線程的。若是這幾個方法定義在線程中會形成極大的不便，在實際的操做中咱們會遇到一個線程獲取幾把鎖的狀況，若是將鎖定義在線程中時間這種狀況就不是那麼的方便了。

3：wait()方法是屬於對象的，那調用Thread.wait()會怎樣？

調用Thread.wait() 也就是說將Thread 當作鎖對象，持有Thread對象的鎖的線程在執行結束後會自動調用notify(),因此咱們應該避免使用線程對象來做爲鎖對象。

4：notifyAll() 會喚醒全部的線程同時去爭奪這把鎖，若是沒有獲取到鎖的對象該怎麼辦？

沒有搶到鎖的線程會再次進入WAITING狀態，進入對象的等待隊列中去，直至有其餘線程再次調用notify()或者notify()All 或者調用該線程的中斷方法。