摘要：運(yùn)行可運(yùn)行狀態(tài)的線程獲得了時(shí)間片，執(zhí)行程序代碼。阻塞的情況分三種一等待阻塞運(yùn)行的線程執(zhí)行方法，會(huì)把該線程放入等待隊(duì)列中。死亡線程方法執(zhí)行結(jié)束，或者因異常退出了方法，則該線程結(jié)束生命周期。死亡的線程不可再次復(fù)生。

系列文章傳送門(mén):

Java多線程學(xué)習(xí)（一）Java多線程入門(mén)

Java多線程學(xué)習(xí)（二）synchronized關(guān)鍵字（1）

java多線程學(xué)習(xí)（二）synchronized關(guān)鍵字（2）

Java多線程學(xué)習(xí)（三）volatile關(guān)鍵字

Java多線程學(xué)習(xí)（四）等待/通知（wait/notify）機(jī)制

Java多線程學(xué)習(xí)（五）線程間通信知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充

Java多線程學(xué)習(xí)（六）Lock鎖的使用

Java多線程學(xué)習(xí)（七）并發(fā)編程中一些問(wèn)題

系列文章將被優(yōu)先更新于微信公眾號(hào)“Java面試通關(guān)手冊(cè)”，歡迎廣大Java程序員和愛(ài)好技術(shù)的人員關(guān)注。

本節(jié)思維導(dǎo)圖：

思維導(dǎo)圖源文件+思維導(dǎo)圖軟件關(guān)注微信公眾號(hào)：“Java面試通關(guān)手冊(cè)” 回復(fù)關(guān)鍵字：“Java多線程” 免費(fèi)領(lǐng)取。

當(dāng)兩個(gè)線程之間存在生產(chǎn)和消費(fèi)者關(guān)系，也就是說(shuō)第一個(gè)線程（生產(chǎn)者）做相應(yīng)的操作然后第二個(gè)線程（消費(fèi)者）感知到了變化又進(jìn)行相應(yīng)的操作。比如像下面的whie語(yǔ)句一樣，假設(shè)這個(gè)value值就是第一個(gè)線程操作的結(jié)果，doSomething()是第二個(gè)線程要做的事，當(dāng)滿足條件value=desire后才執(zhí)行doSomething()。

但是這里有個(gè)問(wèn)題就是：第二個(gè)語(yǔ)句不停過(guò)通過(guò)輪詢(xún)機(jī)制來(lái)檢測(cè)判斷條件是否成立。如果輪詢(xún)時(shí)間的間隔太小會(huì)浪費(fèi)CPU資源，輪詢(xún)時(shí)間的間隔太大，就可能取不到自己想要的數(shù)據(jù)。所以這里就需要我們今天講到的等待/通知（wait/notify）機(jī)制來(lái)解決這兩個(gè)矛盾。

    while(value=desire){
        doSomething();
    }

通俗來(lái)講：

等待/通知機(jī)制在我們生活中比比皆是，一個(gè)形象的例子就是廚師和服務(wù)員之間就存在等待/通知機(jī)制。

廚師做完一道菜的時(shí)間是不確定的，所以菜到服務(wù)員手中的時(shí)間是不確定的；

服務(wù)員就需要去“等待（wait）”；

廚師把菜做完之后，按一下鈴，這里的按鈴就是“通知（nofity）”；

服務(wù)員聽(tīng)到鈴聲之后就知道菜做好了，他可以去端菜了。

用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)講：

等待/通知機(jī)制，是指一個(gè)線程A調(diào)用了對(duì)象O的wait()方法進(jìn)入等待狀態(tài)，而另一個(gè)線程B調(diào)用了對(duì)象O的notify()/notifyAll()方法，線程A收到通知后退出等待隊(duì)列，進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)操作。上訴兩個(gè)線程通過(guò)對(duì)象O來(lái)完成交互，而對(duì)象上的wait()方法和notify()/notifyAll()方法的關(guān)系就如同開(kāi)關(guān)信號(hào)一樣，用來(lái)完成等待方和通知方之間的交互工作。

MyList.java

public class MyList {
    private static List list = new ArrayList();

    public static void add() {
        list.add("anyString");
    }

    public static int size() {
        return list.size();
    }

}

ThreadA.java

public class ThreadA extends Thread {

    private Object lock;

    public ThreadA(Object lock) {
        super();
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            synchronized (lock) {
                if (MyList.size() != 5) {
                    System.out.println("wait begin "
                            + System.currentTimeMillis());
                    lock.wait();
                    System.out.println("wait end  "
                            + System.currentTimeMillis());
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

ThreadB.java

public class ThreadB extends Thread {
    private Object lock;

    public ThreadB(Object lock) {
        super();
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    MyList.add();
                    if (MyList.size() == 5) {
                        lock.notify();
                        System.out.println("已發(fā)出通知！");
                    }
                    System.out.println("添加了" + (i + 1) + "個(gè)元素!");
                    Thread.sleep(1000);
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

Run.java

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            Object lock = new Object();

            ThreadA a = new ThreadA(lock);
            a.start();

            Thread.sleep(50);

            ThreadB b = new ThreadB(lock);
            b.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

運(yùn)行結(jié)果：

從運(yùn)行結(jié)果:"wait end 1521967322359"最后輸出可以看出，notify()執(zhí)行后并不會(huì)立即釋放鎖。下面我們會(huì)補(bǔ)充介紹這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

synchronized關(guān)鍵字可以將任何一個(gè)Object對(duì)象作為同步對(duì)象來(lái)看待，而Java為每個(gè)Object都實(shí)現(xiàn)了等待/通知（wait/notify）機(jī)制的相關(guān)方法，它們必須用在synchronized關(guān)鍵字同步的Object的臨界區(qū)內(nèi)。通過(guò)調(diào)用wait()方法可以使處于臨界區(qū)內(nèi)的線程進(jìn)入等待狀態(tài)，同時(shí)釋放被同步對(duì)象的鎖。而notify()方法可以喚醒一個(gè)因調(diào)用wait操作而處于阻塞狀態(tài)中的線程，使其進(jìn)入就緒狀態(tài)。被重新喚醒的線程會(huì)視圖重新獲得臨界區(qū)的控制權(quán)也就是鎖，并繼續(xù)執(zhí)行wait方法之后的代碼。如果發(fā)出notify操作時(shí)沒(méi)有處于阻塞狀態(tài)中的線程，那么該命令會(huì)被忽略。

如果我們這里不通過(guò)等待/通知（wait/notify）機(jī)制實(shí)現(xiàn)，而是使用如下的while循環(huán)實(shí)現(xiàn)的話，我們上面也講過(guò)會(huì)有很大的弊端。

 while(MyList.size() == 5){
        doSomething();
    }

上面幾章的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)掌握了與線程有關(guān)的大部分API，這些API可以改變線程對(duì)象的狀態(tài)。如下圖所示：

新建(new)：新創(chuàng)建了一個(gè)線程對(duì)象。

可運(yùn)行(runnable)：線程對(duì)象創(chuàng)建后，其他線程(比如main線程）調(diào)用了該對(duì)象的start()方法。該狀態(tài)的線程位于可運(yùn)行線程池中，等待被線程調(diào)度選中，獲 取cpu的使用權(quán)。

運(yùn)行(running)：可運(yùn)行狀態(tài)(runnable)的線程獲得了cpu時(shí)間片（timeslice），執(zhí)行程序代碼。

阻塞(block)：阻塞狀態(tài)是指線程因?yàn)槟撤N原因放棄了cpu使用權(quán)，也即讓出了cpu timeslice，暫時(shí)停止運(yùn)行。直到線程進(jìn)入可運(yùn)行(runnable)狀態(tài)，才有 機(jī)會(huì)再次獲得cpu timeslice轉(zhuǎn)到運(yùn)行(running)狀態(tài)。阻塞的情況分三種：

(一). 等待阻塞：運(yùn)行(running)的線程執(zhí)行o.wait()方法，JVM會(huì)把該線程放 入等待隊(duì)列(waitting queue)中。

(二). 同步阻塞：運(yùn)行(running)的線程在獲取對(duì)象的同步鎖時(shí)，若該同步鎖 被別的線程占用，則JVM會(huì)把該線程放入鎖池(lock pool)中。

(三). 其他阻塞: 運(yùn)行(running)的線程執(zhí)行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者發(fā)出了I/O請(qǐng)求時(shí)，JVM會(huì)把該線程置為阻塞狀態(tài)。當(dāng)sleep()狀態(tài)超時(shí)join()等待線程終止或者超時(shí)、或者I/O處理完畢時(shí)，線程重新轉(zhuǎn)入可運(yùn)行(runnable)狀態(tài)。

死亡(dead)：線程run()、main()方法執(zhí)行結(jié)束，或者因異常退出了run()方法，則該線程結(jié)束生命周期。死亡的線程不可再次復(fù)生。

備注：
可以用早起坐地鐵來(lái)比喻這個(gè)過(guò)程：

還沒(méi)起床：sleeping

起床收拾好了，隨時(shí)可以坐地鐵出發(fā)：Runnable

等地鐵來(lái)：Waiting

地鐵來(lái)了，但要排隊(duì)上地鐵：I/O阻塞

上了地鐵，發(fā)現(xiàn)暫時(shí)沒(méi)座位：synchronized阻塞

地鐵上找到座位：Running

到達(dá)目的地：Dead

當(dāng)方法wait()被執(zhí)行后，鎖自動(dòng)被釋放，但執(zhí)行玩notify()方法后，鎖不會(huì)自動(dòng)釋放。必須執(zhí)行完otify()方法所在的synchronized代碼塊后才釋放。

下面我們通過(guò)代碼驗(yàn)證一下：

（完整代碼：https://github.com/Snailclimb/threadDemo/tree/master/src/wait_notifyHoldLock）

帶wait方法的synchronized代碼塊

            synchronized (lock) {
                System.out.println("begin wait() ThreadName="
                        + Thread.currentThread().getName());
                lock.wait();
                System.out.println("  end wait() ThreadName="
                        + Thread.currentThread().getName());
            }

帶notify方法的synchronized代碼塊

            synchronized (lock) {
                System.out.println("begin notify() ThreadName="
                        + Thread.currentThread().getName() + " time="
                        + System.currentTimeMillis());
                lock.notify();
                Thread.sleep(5000);
                System.out.println("  end notify() ThreadName="
                        + Thread.currentThread().getName() + " time="
                        + System.currentTimeMillis());
            }

如果有三個(gè)同一個(gè)對(duì)象實(shí)例的線程a,b,c,a線程執(zhí)行帶wait方法的synchronized代碼塊然后bb線程執(zhí)行帶notify方法的synchronized代碼塊緊接著c執(zhí)行帶notify方法的synchronized代碼塊。

運(yùn)行效果如下：

這也驗(yàn)證了我們剛開(kāi)始的結(jié)論：必須執(zhí)行完notify()方法所在的synchronized代碼塊后才釋放。

當(dāng)線程呈wait狀態(tài)時(shí)，對(duì)線程對(duì)象調(diào)用interrupt方法會(huì)出現(xiàn)InterrupedException異常。

Service.java

public class Service {
    public void testMethod(Object lock) {
        try {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("begin wait()");
                lock.wait();
                System.out.println("  end wait()");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("出現(xiàn)異常了，因?yàn)槌蕎ait狀態(tài)的線程被interrupt了！");
        }
    }
}

ThreadA.java

public class ThreadA extends Thread {

    private Object lock;

    public ThreadA(Object lock) {
        super();
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        Service service = new Service();
        service.testMethod(lock);
    }

}

Test.java

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            Object lock = new Object();

            ThreadA a = new ThreadA(lock);
            a.start();

            Thread.sleep(5000);

            a.interrupt();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

運(yùn)行結(jié)果：

參考：

《Java多線程編程核心技術(shù)》

《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》

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