等待唤醒机制---Day25

线程间通信

　　概念：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。

　　比如：线程A用来生成包子的，线程B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项任务时，我们都知道执行任务时一般都是按规律或者规则来执行，所以多线程执行任务也是一样，需要规律来协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一项任务（一份数据）。

　　如何保证线程间通信有效执行任务（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。 因为多个线程在操作同一份数据时， 要避免对同一共享变量的争夺。因此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

　　什么时等待唤醒机制

　　　　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：则选取所通知对象的 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：则释放所通知对象的 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，而此刻它已经不再持有锁，所以需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），获取锁成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行

　　总结：如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 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是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

等待唤醒机制是“生产者与消费者之间的关系”

　　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

包子类

 package demosummary.waitingandwake;

 /**
     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
  */
 public class BaoZi {
     private String pi;
     private String xian;
     boolean flag = false;

     public BaoZi() {
     }

     public BaoZi(String pi, String xian, boolean flag) {
         this.pi = pi;
         this.xian = xian;
         this.flag = flag;
     }

     public String getPi() {
         return pi;
     }

     public void setPi(String pi) {
         this.pi = pi;
     }

     public String getXian() {
         return xian;
     }

     public void setXian(String xian) {
         this.xian = xian;
     }

     public boolean isFlag() {
         return flag;
     }

     public void setFlag(boolean flag) {
         this.flag = flag;
     }

     @Override
     public String toString() {
         return "BaoZi{" +
                 "pi='" + pi + '\'' +
                 ", xian='" + xian + '\'' +
                 ", flag=" + flag +
                 '}';
     }
 }

包子铺类

 package demosummary.waitingandwake;

 public class BaoZiPu extends Thread{
     private BaoZi bz;

     public BaoZiPu(String name, BaoZi bz) {
         super(name);
         this.bz = bz;
     }

     @Override
     public void run() {
         //定义一个变量来判断做什么皮和馅的包子
         int count = 0;
         while (true) {
             synchronized (bz) {
                 if (bz.flag == true) {//包子存在
                     try {
                         bz.wait();//进入等待状态,既不需要做包子
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
                 //没有包子,包子铺开始做包子
                 System.out.println("包子铺开始做包子");
                 //判断做什么包子
                 if (count != 0) {
                     //做冰皮蛋黄包子
                     bz.setPi("冰皮");
                     bz.setXian("蛋黄");
                 } else {
                     //做薄皮豆沙馅
                     bz.setPi("薄皮");
                     bz.setXian("豆沙");
                 }
                 count++;
                 //改变包子的状态为有包子
                 bz.flag = true;
                 System.out.println("包子做好了:"+bz.getPi()+bz.getXian()+"包子");
                 System.out.println("请等待的顾客可以来拿包子了");
                 bz.notify();
             }
         }
     }
 }

顾客类

 package demosummary.waitingandwake;

 public class GuKe extends Thread{
     private BaoZi bz;

     public GuKe(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("顾客已拿到" + bz.getPi() + bz.getXian()+"包子");
                 bz.flag = false;
                 bz.notify();
             }
         }
     }
 }

测试类

 package demosummary.waitingandwake;

 public class Test {
     public static void main(String[] args) {
         //创建包子、包子铺、顾客对象
         BaoZi baoZi = new BaoZi();
         BaoZiPu baoZiPu = new BaoZiPu("包子铺", baoZi);
         GuKe guKe = new GuKe("顾客", baoZi);
         //调用包子铺和顾客线程
         baoZiPu.start();
         guKe.start();
     }
 }