【JAVA学习之路 | 提高篇】线程的通信

1.需求(为什么需要线程通信)

当我们需要多个线程完成同一任务时，并且希望他们有规律的执行，那么多线程之间需要一些通信机制，并且可以协调他们的工作，以此实现多个线程共同操作共享数据.

例 : A做包子，B吃包子，包子相当于共享操作的数据，B必须等到A做好才能吃，那么线程AB间就需要通信.即等待唤醒机制.

2.等待唤醒机制

这是多线程的一种协同的机制.谈到线程我们常常想到是多个线程竞争一把锁.但不完全是这样.线程之间也可以实现协同.

在一个线程满足某个条件时，就进入等待状态(wait)，等待其他线程进行到某处指定代码时，将等待状态的线程唤醒(notify).可以指定wait的时间，过了这个时间可以自动唤醒@也可以使用notifyAll来唤醒所有等待的线程.

• wait : 线程不在参与活动，将释放CPU调度.进入wait set中，不会浪费CPU资源.也不会去竞争锁.此时线程状态为WAITING或者是TIME_WAITING.他等待其他线程执行某个操作(notify/wait(time)执行了time的时间)，才能够将其从wait set中释放出来，重新参与CPU调度.
• notify : 选取待在wait set中的线程将其释放重新参与CPU调度.
• notifyAll : 将全部待在wait set中的线程全部释放参与CPU调度.

3.例 : 交替打印出输出的一百以内的数.

解释 : 调用start方法启动线程.假设是线程1(当然也可能是线程2)进入while语句并握住锁，进行输出语句后，调用wait()释放锁，线程2握住锁，进行到notify()唤醒线程1重新参与CPU调度......

public class WaitNotifyTest {
    public static void main(String[] args) {
        WaitNotify w = new WaitNotify();
        Thread t1 = new Thread(w, "线程-1");
        Thread t2 = new Thread(w, "线程-2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
class WaitNotify implements Runnable {
    int change = 100;
    Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized(obj) {
                obj.notify();
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (change > 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + change);
                    change--;
                }
                try{
                    obj.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
 
        }
    }
}
 
控制台
线程-1  100
线程-2  99
线程-1  98
线程-2  97
线程-1  96
线程-2  95
线程-1  94

注 :

• 这三个方法的使用必须都要在同步代码块或者同步方法中.
• 此三个方法的调用者必须是同步监视器，否则会触发异常.
• 按住Ctrl键，可以查看该三个方法的源码源码.

public final native void notify();
public final void wait() throws InterruptedException {
    wait(0L);
}

此三个方法都声明在Object类中，Ctrl+F12，查看Object类.

• 因为同步监视器可以是任何对象(保证线程安全性需要满足唯一)，由于该三个方法是Object类中的方法，所以同步监视器可以调用.

4.wait()与sleep()的区别.

(1). 查看源码 :

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0L);
    }

(2) 相同点 :

一旦执行，都可以阻塞线程.

(3) 不同点 :

• 声明的位置不同 : sleep()方法声明在Thread类中，而且是静态的方法.wait()方法声明在Object类中.
• 使用的场景不同 : sleep()可以声明在任何所需要的场景.wait()必须声明在同步代码块或同步方法中(因为该写方法必须通过同步监视器调用).
• CPU调度 : 使用sleep()并不会释放CPU调度，只是线程阻塞.而wait()阻塞线程，并且释放该线程的CPU调度.
• 结束阻塞方式 : sleep(time)方法在时间time之后结束阻塞.wait(time)方法在时间time之后或者notify/notifyAll结束阻塞.