【JUC】线程通信与等待唤醒机制

1. 线程通信

多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同，于是这些线程之间就存在通信问题，称为线程间通信。

比如：生产者消费者问题。

当多个线程间存在通信问题时，我们希望它们能有规律地执行，因此就需要一些协调手段，其中，等待唤醒机制就是协调线程间通信的一种有效手段。

2. Object类中的wait和notify方法实现等待和唤醒

• wait和notify方法必须在同步块或者方法里面使用，且成对出现
• 必须先wait后notify才OK

public static void main(String[] args) {
    Object monitor = new Object();
    new Thread(() -> {
        synchronized (monitor) {
            System.out.println("线程1执行");
            try {
                monitor.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }).start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

    new Thread(() -> {
        System.out.println("线程2执行");
        synchronized (monitor) {
            monitor.notify();
        }
    }).start();
}

3. Condition接口中的await和signal方法实现等待和唤醒

• Condition中的线程等待和唤醒方法，需要先获取锁
• 一定要先await后signal

public static void main(String[] args) {
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();
    new Thread(() -> {
        System.out.println("线程1执行");
        lock.lock();
        try{
            condition.await();
            System.out.println("线程1被唤醒");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }).start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

    new Thread(() -> {
        System.out.println("线程2执行");
        lock.lock();
        try{
            condition.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }).start();
}

4. LockSupport实现等待和唤醒

LockSupport类使用了一种名为Permit（许可）的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能，每个线程都有一个permit。但与Semaphore不同的是，许可的累加上限是1

• park()：permit许可证默认没有，所以一开始调用park()方法当前线程就会阻塞，直到别的线程给该线程发放permit，该线程才会被唤醒
• unpark(thread):发放permit许可证给对应线程thread
• 满足 正常阻塞唤醒要求，无锁块要求；且支持先唤醒后等待

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        System.out.println("线程1执行");
        LockSupport.park();
        System.out.println("线程1被唤醒");
    });
    t1.start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

    new Thread(() -> {
        System.out.println("线程2执行");
        LockSupport.unpark(t1);
    }).start();
}

4.1 优点

为什么推荐使用LockSupport来做线程的阻塞与唤醒（线程间协同工作），因为它具备如下优点

• 以线程为操作对象更符合阻塞线程的直观语义
• 操作更精准，可以准确地唤醒某一个线程（notify随机唤醒一个线程，notifyAll唤醒所有等待的线程）
• 无需竞争锁对象（以线程作为操作对象），不会因竞争锁对象产生死锁问题
• unpark与park没有严格的执行顺序，不会因执行顺序引起死锁问题，比如「Thread.suspend和Thread.resume」没按照严格顺序执行，就会产生死锁

另外LockSupport还提供了park的重载函数，提升灵活性

• void parkNanos(long nanos)：增加了超时机制
• void parkUntil(long deadline)：加入超时机制（指定到某个时间点，1970年到指定时间点的毫秒数）
• void park(Object blocker)：设置blocker对象，当线程没有许可证被阻塞时，该对象会被记录到该线程的内部，方便后续使用诊断工具进行问题排查
• void parkNanos(Object blocker, long nanos)：设置blocker对象，加入超时机制
• void parkUntil(Object blocker, long deadline)：设置blocker对象，加入超时机制（指定到某个时间点，1970年到指定时间点的毫秒数）

建议使用时，传入blocker对象，至于超时根据业务场景选择