等待/通知機制
生活舉例
- 廚師通過傳菜鈴通知服務員上菜
- 出租車等待乘客呼叫
不通過等待/通知機制的實現方式
在沒有等待、通知機制的時候，我們會使用while循環來輪詢希望的條件是否滿足，例如：
// ThreadA
public class ThreadA extends Thread {
private List<String> list;
public ThreadA(List<String> list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
list.add("ThreadA");
System.out.println("add A " + i);
Thread.sleep(1000);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// ThreadB
public class ThreadB extends Thread {
private volatile List<String> list;
public ThreadB(List<String> list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
if (list.size() == 5) {
System.out.println("size = 5 , threadB exit.");
throw new InterruptedException();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 執行入口
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
ThreadA threadA = new ThreadA(list);
threadA.start();
ThreadB threadB = new ThreadB(list);
threadB.start();
}
}
可以看到我們使用while(true)和volatile關鍵字來實現實時感知某個條件的變化，但是帶來的缺點就是ThreadB是一直在運行，一直消耗CPU資源；如果輪詢間隔時間比較短，則很浪費CPU資源；如果輪詢時間間隔很長，則可能錯過數據變化的感知時機。
等待/通知機制的實現
wait()和notify()/notifyAll()方法
方法wait()的作用是使當前執行代碼的線程進行等待，wait()方法是Object類的方法，該方法用來將當前線程置入“預執行隊列”中，並且再wait()所在的代碼行處停止執行，知道接到通知或被中斷爲止。在調用wait()之前，線程必須獲得該對象的對象級別鎖，即只能在同步方法或同步塊中調用wait()方法。在執行wait()方法後，當前線程釋放鎖。在從wait()返回前，線程與其他線程競爭重新獲得鎖。如果調用wait()時沒有持有適當的鎖，則拋出IllegalMonitorStateException。
方法notify()會隨機喚醒一個線程，它也要在同步方法或同步塊中調用，即在調用前，線程也必須獲得該對象的對象級別鎖。如果調用notify()時沒有持有適當的鎖，也會拋出IllegalMonitorStateException。該方法用來通知哪些可能等待該對象的對象鎖的其他線程，如果有多個線程等待，則由線程規劃器隨機挑選出其中一個呈wait狀態的線程，對其發出通知notify，並使他獲得該對象的對象鎖。在執行notify()方法後，當前線程不會馬上釋放該對象鎖，呈wait狀態的線程也並不能馬上獲得該對象鎖，要等到執行notify()方法的線程將程序執行完，也就是退出synchronized代碼塊後，當前線程纔會釋放鎖。線程執行wait()後會釋放該對象鎖，一直繼續阻塞在wait狀態，直到這個對象發出一個notify或者notifyAll（喚醒所有線程）。
總結：wait使線程釋放對象鎖、停止運行，而notify使停止的線程繼續運行。
wait線程被打斷的時候
當因爲執行了wait()方法在等待的線程，被調用interrupt方法打斷時候，會拋出InterruptionException
wait(long)方法
等待某一段時間內是否有線程對鎖進行喚醒，如果超過這個時間則自動喚醒。
特殊的場景
- 通知過早，在線程
wait()之前發送的notify()並不會對後來的等待線程起效，因爲那個時候線程還沒有進入等待狀態
管道通信
一個線程發送數據到輸出管道，另一個線程從輸入管道中讀數據。
-
字節流（管道傳遞byte）：PipedInputStream 和 PipedOutputStream
-
字符流（管道傳遞字符）：PipedReader 和 PipedWriter
核心連接代碼：
PipedInputStream inputStream = new PipedInputStream(); PipedOutputStream outputStream = new PipedOutputStream(); outputStream.connect(inputStream);核心的輸入輸出代碼：
outputStream.write("some data."); byte[] byteArr = new byte[20]; inputStream.read(byteArr); outputStream.close(); inputStread.close();只要輸出管道不執行關閉，當沒有數據的時候，輸入管道將會阻塞等待，等待數據的繼續寫入，除非是輸出管道關閉之後，則inputStream會返回-1標識沒有更多的數據了。如果返回-1繼續調用
read方法，則會拋出IOException
join()方法的使用
主線程調起子線程，希望等待子線程執行完成之後再結束，比如子線程處理一個數據，主線程要取得這個值，就需要使用join()方法
方法join()/join(long)的底層是使用wait的方法來實現，所以join()執行會導致鎖的釋放，當再次喚醒的時候需要再次爭搶鎖，與Thread.sleep(long)方法不同，Thread.sleep(long)不釋放鎖。
join()被打斷
當一個join()的線程（其實也就是wait()的線程）被interrupt()等打斷的時候，同樣會拋出InterruptionException
ThreadLocal類的使用
ThreadLocal類
主要解決的就是每個線程綁定自己的值，存儲每個線程的私有數據。
基本用法：
// 雖然聲明是public static 的，但是他的數據還是基於線程共享的，特指get/set方法的值，非t1這個對象
public static ThreadLocal t1 = new ThreadLocal();
public static void main(String[] args) {
t1.set("a");
t1.get();
}
給ThreadLocal一個初始值，那麼首次沒有set的時候，獲取的就不是null，而是這個初始值：
public class TheadLocalExt extends ThreadLocal {
@Overrive
protected Object initialValue() {
return "init value.";
}
}
InheritableThreadLocal類
使用InheritableThreadLocal可以在子線程中取得父線程繼承下來的值。
這裏的父子線程指：父線程指調起子線程的那個線程，子線程指被調起的那個線程。
假設子線程除了繼承父線程的ThreadLocal外，還需要執行一些操作，這時候可以這麼做：
public class InheritableThreadLocalExt extends InheritableThreadLocal {
@Overrive
protected Object initialValue() {
return "init value.";
}
@Overrive
protected Object childValue(Object parentValue) {
return parentValue + "i am child.";
}
}
關於線程池中的ThreadLocal的坑
在像SpringMVC等使用了線程池技術，線程複用的地方，需要注意，如果上一個執行的操作修改了ThreadLocal的內容，但是結束操作的時候沒有清除，那麼下一次的操作（SpringMVC是下一次http請求）到來的時候，這時候從線程池拿出來的複用線程，ThreadLocal中會殘留上一次的信息，導致意外的發生。
所以使用了線程池、線程複用的地方，需要執行操作完成後ThreadLocal的清理工作