现在计算机和智能手机都是多核处理器，为了更好地发挥设备的性能，提高应用程序的体验性，多线程是必不可少的技术。线程之间不是孤立的，它们共享进程的资源和数据，彼此之间还需要进行通信和协作，最典型的例子就是「生产者-消费者模型」。下面先介绍 wait/notify 机制和 Lock/Condition 机制，然后用两个线程交替打印奇偶数。
1. wait/notify
wait 和 notify 是 Object 类的两个方法，理解起来还是有些复杂的。它和多线程同步有关系，个人觉得放在 Object 类不太合理，可能是历史遗留问题吧。每个对象都有一把锁（monitor），在进入同步方法或代码块之前，当前线程需要先获取对象锁，然后才能执行同步块的代码，完成后释放对象锁。锁可以理解为唯一的凭证，有了它就能入场，而且独占所有的资源，立场就得交出去。
wait 方法的作用是使当前线程释放对象锁，并进入等待状态，不再往下执行。当其他线程调用对象的 notify/notifyAll 时，会唤醒等待的线程，等到其他线程释放锁后，被唤醒的现象将继续往下执行。notify 随机唤醒一个等待的线程，notifAll 唤醒所有等待的线程。注意：wait 和 notify 都需要在拿到对象锁的情况下调用。下面是 wait 的标准使用方法（来自 《Effective Java》一书）：
synchronized (obj) {
while (condition does not hold) {
obj.wait(); // release lock and reacquire on wakeup
// perform action appropriate to condition
}
}
每个锁对象都有两个队列：就绪队列和阻塞队列。就绪队列存储了已经就绪（将要竞争锁）的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程。当阻塞线程被唤醒后，才会进入就绪队列，然后等待 CPU 的调度；反之，当一个线程被阻塞后，就会进入阻塞队列，等待被唤醒。
举个例子，线程 A 在执行任务，它等待线程 B 做完某个操作，才能往下执行，这就可以用 wait/notify 实现。
public void start() {
new Thread(new TaskA()).start();
new Thread(new TaskB()).start();
}
private final Object lock = new Object();
private boolean finished;
private class TaskA implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (lock) {
System.out.println("线程 A 拿到锁了，开始工作");
while (!finished) {
try {
System.out.println("线程 A 释放了锁，进入等待状态");
lock.wait();
System.out.println("线程 A 收到信号，继续工作");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println("线程 A 释放了锁");
}
}
private class TaskB implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (lock) {
System.out.println("线程 B 拿到了锁，开始工作");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("-----------------------");
System.out.println("线程 B 发信号了，完成工作");
finished = true;
lock.notify();
}
System.out.println("线程 B 释放了锁");
}
}
/* 打印：
线程 A 拿到锁了，开始工作
线程 A 释放了锁，进入等待状态
线程 B 拿到了锁，开始工作
-----------------------
线程 B 发信号了，完成工作
线程 B 释放了锁
线程 A 收到信号，继续工作
线程 A 释放了锁
*/
2. Lock/Condition
Condition 可以看作 Object 的 wait/notify 的替代方案，同样用来实现线程间的协作。与使用 wait/notify 相比，Condition的 await/signal 更加灵活、安全和高效。Condition 是个接口，基本的方法就是 await() 和 signal()。Condition 依赖于 Lock 接口，生成一个 Condition 的代码是 lock.newCondition() 。 需要注意 Condition 的 await()/signal() 使用都必须在lock.lock() 和 lock.unlock() 之间才可以，Conditon 和 Object 的 wait/notify 有着天然的对应关系：
- Conditon 中的 await() 对应 Object 的 wait()；
- Condition 中的 signal() 对应 Object 的 notify()；
- Condition 中的 signalAll() 对应 Object 的 notifyAll()；
举个例子，使用 Condition 实现和上面的功能。
public void start() {
new Thread(new TaskC()).start();
new Thread(new TaskD()).start();
}
private Lock reentrantLock = new ReentrantLock();
private Condition condition = reentrantLock.newCondition();
private class TaskC implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantLock.lock();
System.out.println("线程 C 拿到了锁，开始工作");
try {
System.out.println("线程 C 释放了锁，进入等待状态");
condition.await();
System.out.println("线程 C 收到信号，继续工作");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("线程 C 释放了锁");
reentrantLock.unlock();
}
}
}
private class TaskD implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantLock.lock();
System.out.println("线程 D 拿到了锁，开始工作");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("-----------------------");
try {
System.out.println("线程 D 发信号了，完成工作");
condition.signal();
} finally {
System.out.println("线程 D 释放了锁");
reentrantLock.unlock();
}
}
}
/*打印：
线程 C 拿到了锁，开始工作
线程 C 释放了锁，进入等待状态
线程 D 拿到了锁，开始工作
-----------------------
线程 D 发信号了，完成工作
线程 D 释放了锁
线程 C 收到信号，继续工作
线程 C 释放了锁
*/
相比 Object 的 wait/notify，Condition 有许多优点：
Condition 可以支持多个等待队列，因为一个 Lock 实例可以绑定多个 Condition
Condition 支持等待状态下不响应中断
Condition 支持当前线程进入等待状态，直到将来的某个时间
3. 两个线程交替打印奇偶数
使用 wait/notify：
public void printNumber() {
new Thread(new EvenTask()).start();
new Thread(new OddTask()).start();
}
private int number = 10;
private final Object numberLock = new Object();
private class EvenTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (numberLock) {
while (number >= 0 && (number & 1) == 0) {
System.out.println("偶数: " + (number--));
numberLock.notify();
try {
numberLock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
private class OddTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (numberLock) {
while (number >= 0 && (number & 1) == 1) {
System.out.println("奇数: " + (number--));
numberLock.notify();
try {
numberLock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
使用 Lock/Condition：
public void printNumber() {
new Thread(new EvenTask()).start();
new Thread(new OddTask()).start();
}
private int number = 10;
private Condition evenCondition = reentrantLock.newCondition();
private Condition oddCondition = reentrantLock.newCondition();
private class EvenTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantLock.lock();
try {
while (number >= 0 && (number & 1) == 0) {
System.out.println("偶数: " + (number--));
oddCondition.signal();
evenCondition.await();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
reentrantLock.unlock();
}
}
}
private class OddTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantLock.lock();
try {
while (number >= 0 && (number & 1) == 1) {
System.out.println("奇数: " + (number--));
evenCondition.signal();
oddCondition.await();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
reentrantLock.unlock();
}
}
}
运行后打印：
偶数: 10
奇数: 9
偶数: 8
奇数: 7
偶数: 6
奇数: 5
偶数: 4
奇数: 3
偶数: 2
奇数: 1
偶数: 0
最后，建议使用 Lock/Condition 代替 Object 的 wait/notify，因为前者是 java.util.concurrent 包下的接口，对于同步更简洁高效，多线程操作优先选用 JUC 包的类。
参考文章：
- Java 并发：线程间通信与协作