本文主要學習線程間相互通信的內容。線程見需要通信，才能協同完成 工作 ，雖然這增加的這裏的複雜度，也很容易出錯，但是線程間通信是很重要也很不可缺少的功能。
1、等待與通知
1.1、wait、notify介紹
如果看一眼 java 最基礎的一個類Object的源碼的話，會發現Object類有兩個方法，wait、notify。所有的類都是默認繼承Object類的，所以我們創建的所有的類都有這兩個方法。
舉個例子，我們去麥當勞、或者奶茶店，買好了之後會得到小票，這時候店家會開始準備我們的餐飲，我們可以不用一直頂着店家看的，我們就站在一邊玩會手機（這其實就是 多線程 ，你在等待取餐的時間內去幹了別的），等到東西做好了，服務員會叫號，說xxxx號好了，這時候我們一聽，是我們的東西好了，於是放下手機去取餐。
這個例子就是等待通知。我們買好餐之後，拿到小票，就在一邊等着，這時候就相當於調用了wait方法，當餐好了，服務員叫我們，這相當於調用了notify方法，我們收到之後就停止wait去取餐了。
所以這裏的一個線程，就是我們點餐取餐，示例代碼如下。
String lock = "你的餐";
synchronized (lock) {
// 點餐 付款
lock.wait();
// 取餐 吃飯
}還有一個線程，是服務員，示例代碼如下。
String lock = "你的餐";
synchronized (lock) {
// 備餐
lock.notify();
// 確認你的小票
}這裏我們付款之後，wait等待（阻塞當前線程），這裏的線程是點餐取餐的過程，而我們自己相當於一個cpu，這時候可以分享cpu去執行其他線程的工作（比如玩手機）。服務員備餐，當備餐好了之後，調用notify，然後看看你的小票，確認沒問題把餐給你他就走了。這時候你從阻塞狀態恢復回來，取餐然後去吃飯。
這裏特別說明一下，wait調用之後，會釋放鎖（同時阻塞），這樣其他線程才能獲得鎖去工作。而notify執行之後不會立刻釋放鎖，需要同步語句塊所有內容執行完之後纔會釋放鎖，wait後面的代碼才能開始執行。所以上面的例子中，服務員叫你的號了，但是你不能立刻把餐拿走，需要先確認你的小票是不是這個號，確認完了他的工作纔算結束，你才能拿餐。
1.2、等待通知必須在同步語句塊中
可以是同步語句塊，也可以是synchronized修飾的方法中，總是需要處於同步狀態下，而這個等待、通知的主體也必須是同步狀態下監視的對象。
如果不在同步狀態下，會拋出IllegalMonitorStateException異常。
而且向我們上面的例子，同步監控的是lock字符串，那麼wait、notify的主體也就必須是lock；對於synchronized修飾的方法而言，由於鎖的是當前對象，所以主體應該是this。
1.3、線程狀態介紹
線程的狀態有new、runnable、running、blocked/time wait/sleeping、terminated。
（其實這裏的狀態介紹大家可以理解意思。在Java Thread.State裏面有對現場狀態的詳細定義，後面內容會詳細介紹。State中定義的狀態有new、runnable、blocked、waiting、timed_waiting、terminated。）
其中新建一個線程就是new，然後調用start方法，線程會進入runnable（可運行）狀態，但是這時候線程可能還沒開始運行，因爲他要爭搶cpu資源，所以不一定你調用了start方法，這個線程就可以啓動了。
當線程的爭搶到cpu資源了，那麼他就會進入running（運行中）狀態。當然runnable和running可能會互相轉換的，如果有更高優先級的線程爭搶到了cpu資源，那麼這個線程可能會進入到runnable狀態。線程進入runnable狀態有如下可能：
a、調用sleep之後經過的時間超過了指定的sleep時間（sleep結束之後重新進入runnable狀態爭搶cpu資源）；
b、線程調用的阻塞IO已經返回，阻塞方法執行完畢；
c、線程成功的獲得了試圖同步的監視器；
d、線程正在等待某個通知，其他線程發出了通知；
e、處於掛起（suspend）狀態的線程調用了resume恢復方法。
blocked是阻塞的意思，time wait是處於等待的狀態，sleeping是處於sleep狀態。這三個狀態通常統稱爲一種狀態，他們比較相似。blocked比如遇到了一個IO操作，需要等待，而其他線程爭搶到了cpu資源，這時候當前線程就處於blocked狀態了。time wait比較好理解吧，就是處於wait阻塞的狀態。sleeping就是主動調用的sleep方法處於等待狀態。所以總結起來，可能引起進入blocked狀態的情況有下面5種：
a、線程調用sleep方法主動放棄；
b、調用wait方法等待通知；
c、調用了阻塞IO，等待返回（這裏比如發起一個http請求，需要等待服務員響應）；
d、線程試圖獲得某個對象監視器，但是這個同步對象正在被別的線程持有；
e、調用了suspend主動掛起（這種方法已經被廢棄，容易引起死鎖，建議棄用）。
當run裏面的內容都運行完了，線程的工作也就結束了，這時候他就可以銷燬了，進入了terminated狀態。
這裏額外說一點，wait和sleep其實有這一點相似，就是在阻塞狀態時，調用了線程的interrupt方法，會出現InterruptedException異常。
1.4、其他補充
當一個對象監視器有多個線程正在wait的時候，這時候某個線程調用了notify之後，所有wait狀態的線程開始爭搶cpu資源，其中只有一個線程可以從wait狀態進入運行狀態，所以要想都喚醒，那就需要調用n遍notify方法，或者，調用notifyAll方法，這裏還是要看具體的業務場景了。
wait方法還有個帶參的方法，參數可以是個long，意思就是等待n毫秒，如果還沒有被喚醒，那麼就自己醒。當然如果在n毫秒以內也可以被notify喚醒。
假設你設計的程序中一個工作中只會執行一次wait、notify的話，那麼一定要注意他們是不是一定會按照順序執行的，假如先執行了notify，那麼在執行wait的話就沒人喚醒他了。
2、線程通信具體方式
2.1、wait、notify最簡單的使用
這種方式也很簡單，就不細說了。就是一個線程等待獲取另一個線程的數據的時候，首先在需要調用數據的前面執行wait，另外一個線程寫入數據，寫入之後執行notify方法通知等待的線程獲取數據。這樣就完成了線程間最簡單的通信了。
這個例子很簡單，我這裏就不寫示例了。
其實再複雜一點的話，就是讀取數據這邊，在讀取完了之後又要通知寫數據的線程寫數據，數據兩個線程其實在讀寫數據前後都需要wait和notify方法了。而這裏都要對數據這塊進行加鎖。這就是複雜之處了，由於寫數據的線程不會只有一個，讀數據的線程也不會只有一個。所以有可能這個寫線程的notify喚醒的是另一個寫線程的wait，這就出錯了，而且也可能導致所有讀線程的wait都得不到喚醒而產生死鎖。這裏有個簡單的解決辦法，就是調用notifyAll，這樣讀線程也會讀取了，而寫的時候判斷一下是否被寫過，讀的時候判斷下是否被讀過，這裏的判斷有很多辦法，交給大家自己去實驗一下了（其實加變量就可以了）。
2.2、管道通信，字節流、字符流
Java中提供了很多輸入輸出流，Stream，可以方便我們對數據進行操作。JDK提供了兩組類來實現線程間通信，分別是PipedInputStream與PipedOutputStream、PipedReader與PipedWriter。
關於管道的知識這裏就不詳細介紹了，大家有興趣可以自己搜索學習下。
3、join方法
3.1、join的作用
join最重要的一個作用就是等待當前線程執行完畢。舉個例子。
public static void main(String[] args) {
TestThread t = new TestThread();
t.start();
t.join();
System.out.println("我想最後說");
}正常情況下，如果沒有這個join的調用的話，這個打印語句有可能是先於或者在線程運行中執行的，而調用了join方法之後，這個打印語句就會在t這個線程徹底執行完之後再打印了。
其實這有很多作用，這裏的main方法實際上是主線程，而t是子線程。如果我們不加這個join，實際上主線程會先於子線程結束。有時候我們需要等子線程執行完，比如修改一個字符串的內容，主線程再去獲取修改後的內容，所以一定要等子線程執行完纔可以。
3.2、join的原理
知道了join的作用之後，就需要知道他的原理了。實際上很簡單，join的內部是通過wait實現的。
所以join的一個特性我們就知道了，會被interrupt打斷，和wait一樣。
3.3、join其他內容
join內部調用的wait，所以他也有一個join(long)的方法，這個方法和wait一樣，也就是join多少毫秒，如果在這時間之後，線程還是沒有結束，那麼就不等了。
join(long)和sleep(long)區別是什麼呢，首先一個是如果在時間內線程執行結束，join等待的時間更少。另外一個就是join由於內部使用的是wait，所以在調用join之後，實際上是調用了對象的wait方法，所以會釋放當前對象的鎖，其他線程就可以獲取鎖了，可操作的內容就更多了。
另外，由於join內部調用的是wait，所以當被notify是，他同樣需要和其他當前對象正在wait狀態的線程進行鎖爭搶，所以有的時候也可能產生意外。
4、ThreadLocal類
不知道大家有沒有了解過這個類，其實我在最開始學mvc的時候就學到過，這個類就是一個線程共享變量的類。什麼叫做線程共享變量呢？
對於我們使用public static修飾的，是個靜態變量，大家都可以調用，而且就這一份。而線程共享變量，就是一個線程獨享的變量。就算這個變量的聲明就那一份，但是每個線程對這個變量的訪問是互不干擾的。
所以回到我最初說的，就這一個變量，我們在controller裏面去寫個值，在service、dao層去訪問這個變量都是可以得到的，而多個用戶的訪問又是互不相干的。而一次訪問映射的其實就是一個線程，controller去調用service、service調用dao，再到底層實現，都是一個在一個線程裏的。
4.1、get、set
ThreadLocal主要的兩個方法就是get和set了，很簡單，set放值，get取值。而ThreadLocal支持泛型，所以可以存取任何類型的對象。下面是示例。
public class ThreadTool {
public static ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<String>();
}
public class Run {
public static void main(String[] args) {
ThreadTool.tl.set("a");
System.out.println(ThreadTool.tl.get());
}
}4.2、默認方法的重寫
ThreadLocal有個可重寫的方法，一個是initialValue方法，這個方法返回默認值。如果我們沒有set值的話，返回的會是null，而重寫了這個方法，可以返回我們指定的默認值，當然一般情況下我們是沒有必須要重寫的。
4.3、InheritableThreadLocal
通過這個類名我們應該也可以知道，這個類其實和繼承有關（其實不是）。其實是這個類可以讓子線程可以繼承父線程的內容。這樣，子線程和父線程通過這個類，就可以共享變量了。這個比較簡單，使用方法和TheadLocal一樣，就不舉例了。
但是這個就會出現坑了，由於正常情況下我們的ThreadLocal是在一個線程中使用的，併發問題都是出在多線程中的，所以ThreadLocal並不會出現併發訪問問題，而InheritableThreadLocal可能會出現在多個線程中了（父線程可以起多個子線程），所以線程多了，還是可能出現髒讀之類的問題的，這點要注意。
到此我們對於線程通信的內容就介紹完了。
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