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一、前言
在程序中，线程存在的意义就是高效的完成某项任务，但是都是以一个独立的个体存在的，也就是说，如果不经过特殊处理，一个线程只能孤独的完成自己被既定的任务，然后完成任务之后，自我销毁。
如果能让多个线程之间进行通信协作，就可以跟高效的完成任务，这就是个人和团队的区别，团队如果配合得当，必定比个人的效率更高。那么，让多个线程之间通信，就是项基本的需求。
在Java中，线程间通信一般会使用等待(wait)、通知(noticy)的机制，接下来就围绕这个机制模型来进行讲解。
二、Java的等待/通知机制
1、比较low的方法
其实Java中是提供了线程间通信的机制，但是如果并不知道存在这样的机制，会怎么设计让多个线程间协作。
首先想到的应该是使用while(true) + sleep()的模型来做等待机制，在while循环里，判断某个共享变量是否满足条件，如果满足继续执行，如果不满足，使用sleep()等待，然后继续判断条件是否满足。
虽然使用while()+sleep()的方式，可以在多线程之间实现了通信，但是有一个弊端，就是OneThread这个线程，会不停的使用轮询的方式判断条件是否满足，这样会非常的浪费CPU的资源。
而且轮询的间隔非常难把握，如果时间太短，在条件不满足之前，都是在空循环，而事时间间隔太长又没有办法及时的获取到状态的改变。
2、Java自己的等待、通知机制
既然使用while()+sleep()的方式非常的“不环保”，那么如何利用Java自己的等待、通知机制来完成上例子在中，线程等待的机制呢。
先简单说说，等待、通知机制，其实在生活中非常的常见，举个例子：
厨师和传菜员，厨师做完一道菜的时间是不确定的，那么如果有客人来吃饭，点了菜之后，厨师就开始做菜。在轮询的场景下，就是传菜员间隔五分钟过来后厨问一下：“菜做好了吗？”，没做好继续等五分钟再来问。而如果有更优雅的方式，厨师说，你也别五分钟来问一次了，怪累的，这样，菜做好了，我叫你。
这个优雅的方式，就是：好了，我叫你。
在Java中，使用这种优雅的方式，需要借助两个方法：
-
wait()：让当前线程，立即放弃锁，进入等待状态，直到其他获取锁的线程调用notify()方法再重新争抢锁。 -
notify()：通知其他进入wait()的线程，可以继续运行了。
在使用的过程中，有几点需要注意：
- 这两个方法，都是Object类的方法，表示在当前的锁上进行等待和通知操作，也就是调用
wait()和notify()的对象，必须是加锁的对象。 - 这两个方法，都需要在已经获取到线程锁的情况下，在同步代码块内，才可以调用，否者会抛出
IllegalMonitorStateException这个异常。 -
wait()会立即放弃锁，进入等待状态。而notify()并不会立即放弃锁，而是会等同步代码块执行完成才放弃锁并通知其他线程。
接下来我们来改写上面的方法，使用wait等待，notify通知的方式。
从上面的例子，验证了我上面总结的内容，notify()并不立即释放锁，而是会优先执行完当前的同步代码，再释放锁并通知出去。
3、wait/notify的缺陷
简单的wait/notify的机制是有缺陷的，wait必须等其他线程去notify才可以生效，而如果其他线程在此后并不来调用notify()的话，可能永远被等待下去，永远也得不到执行，然后就会发现线程“假死“了。
而在更多线程需要调用wait()或者notify()的时候，notify()只会随机的通知一个已经处于wait()状态的线程，去继续执行，而无法通知到所有处于等待状态的线程。
所以Java其实还提供了一些其他的api来解决这些问题：
-
wait(timeout)：同样是等待，但是它设定了超时的机制，也就是说如果超过这个时间还没有被notify的话，会自动取消掉wait状态，继续去争抢锁得到执行权。 -
notifyAll()：和名字一样，它会去通知所有处于wait状态的线程，可以开始执行了，但是如果有多个线程处于wait状态，也是需要争抢锁才能继续执行。
4、wait/notify机制的原理
从上面的讲解中也可以了解到，其实就是在不同的状态下相互切换。而每个锁对象，都会维护两个队列，一个是就绪队列，记录了将要获取锁的线程，处于就绪状态，获取到锁就可以立即执行，另外一个是阻塞队列，在阻塞队列中记录了等待被唤醒的线程，处于wait、sleep等状态的，当他们被唤醒之后，才会进入到就绪队列，等待分配锁资源后继续执行。
在有锁的情况下，大概运行的流程是这个样子的。
三、最后再举例子
在多线程的例子中，生产者、消费者真的是一个非常经典的例子。这里同样使用这个例子来说明问题。
生成者和消费者的例子，简单来说，就是一部分线程用于生成事件，而另外一部分线程用于消费事件。
1、单一生产者和消费者
没什么好说的，直接上例子。
上面的例子中，生产者负责生产一个字符串，然后消费者将其置空，同时都输出Log，输出结果如下。
从Log中可以看到，生产者和消费者因为都是单一的，所以是生产一个就通知消费者消费一个。
2、多生产者、多消费者
上面在单一生产者和消费者的环境中，生产的速度和消费的速度是匹配的，这样的情况下，可以完美的一直运行下去。但是如果处于多生产者和消费者的情况下，会出现什么情况？
因为notify只会让一个wait的线程被现场调度器启动并执行，那么如果有多个生产者和消费者的话，可能一直是某一方单边被激活，那么就会多生产少消费或者少生产多消费，生产效率和消费效率不匹配的情况，其实是不利于效率的，总会有单边的线程被停滞。再极端一点的情况，每次都命中一边，这样的话，就没有生产者或者没有消费者了。
那么如何避免这样的问题？其实使用wait(timeout)或者notifyAll()都可以解决这样的问题，因为全部启动，大家每次都公平的争抢锁，基本上就不会存在只通知某一个而导致效率不匹配的问题，设置wait的超时时间，同样也可以保证所有的线程都有机会被重新进入就绪队列中。
这里就不再提供例子了，有兴趣的可以把上面的例子，启动多个生产者或者消费者看看效果。
