今天我们就来探讨一下Java中线程协作的最常见的两种方式：利用Object.wait()、Object.notify()和使用Condition
以下是本文目录大纲：
一.wait()、notify()和notifyAll()
二.Condition
一.wait()、notify()和notifyAll()
在Java中，可以通过配合调用Object对象的wait（）方法和notify（）方法或notifyAll（）方法来实现线程间的通信。在线程中调用wait（）方法，将阻塞等待其他线程的通知（其他线程调用notify（）方法或notifyAll（）方法），在线程中调用notify（）方法或notifyAll（）方法，将通知其他线程从wait（）方法处返回。
Object是所有类的超类，它有5个方法组成了等待/通知机制的核心：notify（）、notifyAll（）、wait（）、wait（long）和wait（long，int）。在Java中，所有的类都从Object继承而来，因此，所有的类都拥有这些共有方法可供使用。而且，由于他们都被声明为final，因此在子类中不能覆写任何一个方法。
这里详细说明一下各个方法在使用中需要注意的几点：
1、wait（）
public final void wait() throws InterruptedException,IllegalMonitorStateException
该方法用来将当前线程置入休眠状态，直到接到通知或被中断为止。在调用wait（）之前，线程必须要获得该对象的对象级别锁，即只能在同步方法或同步块中调用wait（）方法。进入wait（）方法后，当前线程释放锁。在从wait（）返回前，线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用wait（）时，没有持有适当的锁，则抛出IllegalMonitorStateException，它是RuntimeException的一个子类，因此，不需要try-catch结构。
2、notify（）
public final native void notify() throws IllegalMonitorStateException
该方法也要在同步方法或同步块中调用，即在调用前，线程也必须要获得该对象的对象级别锁，的如果调用notify（）时没有持有适当的锁，也会抛出IllegalMonitorStateException。
该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程。如果有多个线程等待，则线程规划器任意挑选出其中一个wait（）状态的线程来发出通知，并使它等待获取该对象的对象锁（notify后，当前线程不会马上释放该对象锁，wait所在的线程并不能马上获取该对象锁，要等到程序退出synchronized代码块后，当前线程才会释放锁，wait所在的线程也才可以获取该对象锁），但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们。当第一个获得了该对象锁的wait线程运行完毕以后，它会释放掉该对象锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，则即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，会继续阻塞在wait状态，直到这个对象发出一个notify或notifyAll。这里需要注意：它们等待的是被notify或notifyAll，而不是锁。这与下面的notifyAll（）方法执行后的情况不同。
3、notifyAll（）
public final native void notifyAll() throws IllegalMonitorStateException
该方法与notify（）方法的工作方式相同，重要的一点差异是：
notifyAll使所有原来在该对象上wait的线程统统退出wait的状态（即全部被唤醒，不再等待notify或notifyAll，但由于此时还没有获取到该对象锁，因此还不能继续往下执行），变成等待获取该对象上的锁，一旦该对象锁被释放（notifyAll线程退出调用了notifyAll的synchronized代码块的时候），他们就会去竞争。如果其中一个线程获得了该对象锁，它就会继续往下执行，在它退出synchronized代码块，释放锁后，其他的已经被唤醒的线程将会继续竞争获取该锁，一直进行下去，直到所有被唤醒的线程都执行完毕。
4、wait（long）和wait（long,int）
显然，这两个方法是设置等待超时时间的，后者在超值时间上加上ns，精度也难以达到，因此，该方法很少使用。对于前者，如果在等待线程接到通知或被中断之前，已经超过了指定的毫秒数，则它通过竞争重新获得锁，并从wait（long）返回。另外，需要知道，如果设置了超时时间，当wait（）返回时，我们不能确定它是因为接到了通知还是因为超时而返回的，因为wait（）方法不会返回任何相关的信息。但一般可以通过设置标志位来判断，在notify之前改变标志位的值，在wait（）方法后读取该标志位的值来判断，当然为了保证notify不被遗漏，我们还需要另外一个标志位来循环判断是否调用wait（）方法。
深入理解：
如果线程调用了对象的wait（）方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
当有线程调用了对象的notifyAll（）方法（唤醒所有wait线程）或notify（）方法（只随机唤醒一个wait线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。
优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用wait（）方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了synchronized代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。
二.Condition
Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。
- Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法；
- Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()
- 调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用
Conditon中的await()对应Object的wait()；
Condition中的signal()对应Object的notify()；
Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。
Lock可以更好的解决线程同步问题，使之更面向对象，并且ReadWriteLock在处理同步时更强大，那么同样，线程间仅仅互斥是不够的，还需要通信，本篇的内容是基于上篇之上，使用Lock如何处理线程通信。
那么引入本篇的主角，Condition，Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。下面将之前写过的一个线程通信的例子替换成用Condition实现(Java线程(三))，代码如下：
[java] view plain copy print?
- public class ThreadTest2 {
- public static void main(String[] args) {
- final Business business = new Business();
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- threadExecute(business, "sub");
- }
- }).start();
- threadExecute(business, "main");
- }
- public static void threadExecute(Business business, String threadType) {
- for(int i = 0; i < 100; i++) {
- try {
- if("main".equals(threadType)) {
- business.main(i);
- } else {
- business.sub(i);
- }
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- class Business {
- private boolean bool = true;
- private Lock lock = new ReentrantLock();
- private Condition condition = lock.newCondition();
- public void main(int loop) throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while(bool) {
- condition.await();//this.wait();
- }
- for(int i = 0; i < 100; i++) {
- System.out.println("main thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
- }
- bool = true;
- condition.signal();//this.notify();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- public void sub(int loop) throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while(!bool) {
- condition.await();//this.wait();
- }
- for(int i = 0; i < 10; i++) {
- System.out.println("sub thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
- }
- bool = false;
- condition.signal();//this.notify();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- }
在Condition中，用await()替换wait()，用signal()替换notify()，用signalAll()替换notifyAll()，传统线程的通信方式，Condition都可以实现，这里注意，Condition是被绑定到Lock上的，要创建一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。
这样看来，Condition和传统的线程通信没什么区别，Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition，下面引入API中的一段代码，加以说明。
[java] view plain copy print? - class BoundedBuffer {
- final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象
- final Condition notFull = lock.newCondition();//写线程条件
- final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件
-
- final Object[] items = new Object[100];//缓存队列
- int putptr, takeptr, count;
-
- public void put(Object x) throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while (count == items.length)//如果队列满了
- notFull.await();//阻塞写线程
- items[putptr] = x;//赋值
- if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果写索引写到队列的最后一个位置了，那么置为0
- ++count;//个数++
- notEmpty.signal();//唤醒读线程
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
-
- public Object take() throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while (count == 0)//如果队列为空
- notEmpty.await();//阻塞读线程
- Object x = items[takeptr];//取值
- if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果读索引读到队列的最后一个位置了，那么置为0
- --count;//个数--
- notFull.signal();//唤醒写线程
- return x;
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- }
这是一个处于多线程工作环境下的缓存区，缓存区提供了两个方法，put和take，put是存数据，take是取数据，内部有个缓存队列，具体变量和方法说明见代码，这个缓存区类实现的功能：有多个线程往里面存数据和从里面取数据，其缓存队列(先进先出后进后出)能缓存的最大数值是100，多个线程间是互斥的，当缓存队列中存储的值达到100时，将写线程阻塞，并唤醒读线程，当缓存队列中存储的值为0时，将读线程阻塞，并唤醒写线程，下面分析一下代码的执行过程：
1. 一个写线程执行，调用put方法；
2. 判断count是否为100，显然没有100；
3. 继续执行，存入值；
4. 判断当前写入的索引位置++后，是否和100相等，相等将写入索引值变为0，并将count+1；
5. 仅唤醒读线程阻塞队列中的一个；
6. 一个读线程执行，调用take方法；
7. ……
8. 仅唤醒写线程阻塞队列中的一个。
这就是多个Condition的强大之处，假设缓存队列中已经存满，那么阻塞的肯定是写线程，唤醒的肯定是读线程，相反，阻塞的肯定是读线程，唤醒的肯定是写线程，那么假设只有一个Condition会有什么效果呢，缓存队列中已经存满，这个Lock不知道唤醒的是读线程还是写线程了，如果唤醒的是读线程，皆大欢喜，如果唤醒的是写线程，那么线程刚被唤醒，又被阻塞了，这时又去唤醒，这样就浪费了很多时间。
