Java并发编程系列---线程间通信

一、线程间通信

线程开始运行，拥有自己的栈空间，就如同一个脚本一样，按照既定的代码一步一步地执行，直到终止。但是，每个运行中的线程，如果仅仅是孤立地运行，那么没有一点儿 价值，或者说价值很少，如果多个线程能够相互配合完成工作，这将会带来巨大的价值。

二、单线程之间通信

2.1 初识 wait/notify

wait和notify方法并不是Thread特有的方法，而是Object中的方法，也就是说在JDK中的每一个类都拥有这两
个方法，这两个方法可以使线程阻塞和唤醒线程。

2.1.1 wait方法

我们先来说说wait方法，下面是wait方法的三个重载方法。

public final void wait() throws InterruptedException
public final void wait(long timeout) throws InterruptedException
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException

• wait方法的这三个重载方法都将调用wait(longtimeout)这个方法，前文使用的wait()方法等价于wait(0)，0代表着永不超时。
• Object的wait(longtimeout)方法会导致当前线程进人阻塞，直到有其他线程调用了Object的notify或者notifyAll方法才能将其唤醒，或者阻塞时间到达了timeout时间而自动唤醒。
• wait方法必须拥有该对象的monitor,也就是wait方法必须在同步方法中使用。
• 当前线程执行了该对象的wait方法之后，将会放弃对该monitor的所有权并且进入与该对象关联的wait set中，也就是说一旦线程执行了某个object的wait方法之后,它就会释放对该对象monitor的所有权，其他线程也会有机会继续争抢monitor的所有权。

2.1.2 notify方法

public final native void notify();

• 唤醒单个正在执行该对象wait方法的线程。
• 如果有某个线程由于执行该对象的wait方法而进人阻塞则会被唤醒，如果没有则会忽略。
• 被唤醒的线程需要重新获取对该对象所关联monitor的lock才能继续执行。

2.2 关于wait和notify的注意事项

1. wait方法是可中断方法，这也就意味着，当前线程一旦调用了wait方法进人阻塞状态，其他线程是可以使用interrupt方法将其打断的;可中断方法被打断后会收到中断异常InterruptedException,同时interrupt标识也会被擦除。
2. 线程执行了某个对象的wait方法以后，会加入与之对应的wait set中，每一个对象的monitor都有一个与之关联的wait set
3. 当线程进人wait set之后，notify方法可以将其唤醒，也就是从wait set中弹出，同时中断wait中的线程也会将其唤醒。
4. 必须在同步方法中使用wait和notify方法，因为执行wait和notify的前提条件是必须持有同步方法的monitor的所有权，运行下面任何一个方法都会抛出非法的monitor状态异常IllegalMonitorStateException:
5. 同步代码的monitor必须与执行wait notify方法的对象一致，简单地说就是用哪个对象的monitor进行同步，就只能用哪个对象进行wait和notify操作。

2.3 wait和sleep区别

从表面上看，wait和sleep方法都可以使当前线程进人阻塞状态，但是两者之间存在着本质的区别，下面我们将总结两者的区别和相似之处。

1. wait和sleep方法都可以使线程进人阻塞状态。
2. wait和sleep方法均是可中断方法，被中断后都会收到中断异常。
3. wait是Object的方法，而sleep是Thread特有的方法。
4. wait方法的执行必须在同步方法中进行，而sleep则不需要。
5. 线程在同步方法中执行sleep方法时，并不会释放monitor的锁，而wait方法则会释放monitor的锁。
6. sleep方法短暂休眠之后会主动退出阻塞，而wait方法(没有指定wait时间)则需要被其他线程中断后才能退出阻塞。

三、多线程进行通信

3.1 notifyAll方法

多线程间通信需要用到Object的notifyAll方法，该方法与notify比较类似，都可以唤醒由于调用了wait方法而阻塞的线程，但是notify方法只能唤醒其中的一个线程，而notifyAll方法则可以同时唤醒全部的阻塞线程，同样被唤醒的线程仍需要继续争抢monitor的锁。

3.2 线程休息室 wait set

在虚拟机规范中存在一个wait set ( wait set又被称为线程休息室)的概念，至于该waitset是怎样的数据结构，JDK官方并没有给出明确的定义，不同厂家的JDK有着不同的实现方式，甚至相同的JDK厂家不同的版本也存在着差异，但是不管怎样，线程调用了某个对象的wait方法之后都会被加入与该对象monitor关联的waitset中，并且释放monitor的所有权。
若干个线程调用了wait 方法之后被加入与monitor关联的wait set中，待另外一个线程调用该monitor的notify方法之后，其中一个线程会从wait set 中弹出，至于是随机弹出还是以先进先出的方式弹出，虚拟机规范同样也没有给出强制的要求notify 方法只会唤醒在wait set中休息的一个线程而执行notifyAll则不需要考虑哪个线程会被弹出，因为wait set中的所有wait线程都将被弹出。