等待唤醒机制

线程间通信

概念：多个线程再处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
比如：线程A用来生成包子的，线程B是用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。

  • 为什么要处理线程间通信：
    多个线程并发执行时，在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行，那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
  • 如何保证线程间通信有效利用资源：
    多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。就是多个线程在操作同一份数据时，避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即–等待唤醒机制。
等待唤醒机制
  • 什么是等待唤醒机制
  • 这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
    就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()），等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒（notify()）；在有多个线程进行等待时，如果需要，可以使用notifyAll()来唤醒所有的等待线程。

wait/notify就是线程间的一种协作机制。

  • 等待唤醒中的方法
    等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：
    1.wait：线程不再活动，不再参与调度，进入wait set中，因此不会浪费CPU资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
    2.notify：选取所通知对象的wait set中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
    3.notifyAll:释放所统治对象的wait set上的全部线程。

注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其他线程的竞争），成功后才能在当初调用wait方法之后的地方恢复执行。
总结如下：

  • 如果能获取锁，线程就从WAITING状态编程RUNNABLE状态；
    否则，从wait set出来，又进入entry set，线程就从WAITING状态又变成BLOCKED状态。
    调用wait和notify方法需要注意的细节
    1.wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
    2.wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
    3.wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用2个方法。
生产者与消费者问题

等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：

包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子
（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。
接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包
子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取
决于锁的获取情况。

代码演示：
包子资源类：

public class BaoZi {
    String pier; //包子皮
    String xianer; //包子馅
    boolean flag = false; //包子资源 是否存在 包子资源状态
}

吃货线程类：

/**
 * 吃货线程类
 */
public class ChiHuo extends Thread {
    private BaoZi bz;
    public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
        super(name);
        this.bz = bz;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized(bz){
                if(bz.flag == false){
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
                bz.flag = false;
//                bz.notify();
                bz.notifyAll();
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

包子铺线程类：

/**
 * 包子铺线程类
 */
public class BaoZiPu extends Thread{
    private BaoZi bz;
    public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
        super(name);
        this.bz = bz;
    }

    @Override
    public void run() {
        int  count = 0 ;
        //造包子
        while(true){
            //同步
            synchronized(bz){
                if(bz.flag == true){ //包子资源存在
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                //没有包子 造包子
                System.out.println("包子铺开始做包子");
                if(count%2 == 0){
                    //冰皮 五仁
                    bz.pier = "冰皮";
                    bz.xianer = "五仁";
                }else {
                    //薄皮 牛肉大葱
                    bz.pier = "薄皮";
                    bz.xianer = "牛肉大葱";
                }
                count++;
                bz.flag = true;
                System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
                System.out.println("吃货来吃吧");
                //唤醒等待线程（吃货）
//                bz.notify();
                bz.notifyAll();
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

测试类：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        BaoZi bz = new BaoZi();
        ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
        BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
        ch.start();
        bzp.start();
    }
}