線程的基本協作和生產者消費者

協作基礎（wait/notify）

Java的根父類是Object，Java在Object類而非Thread類中，定義了一些線程協作的基本方法，使得每個對象都可以調用這些方法，這些方法有兩類，一類是wait，另一類是notify。

wait方法主要有兩個：

public final void wait() throws InterruptedException
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

一個帶時間參數，單位是毫秒，表示最多等待這么長時間，參數為0表示無限期等待。一個不帶時間參數，表示無限期等待，實際就是調用wait(0)。在等待期間都可以被中斷，如果被中斷，會拋出InterruptedException。

wait實際上做了什么呢？每個對象都有一把鎖和一個鎖等待隊列，一個線程在進入synchronized代碼塊時，會嘗試獲取鎖，獲取不到的話會把當前線程加入等待隊列中。其實，除了用于鎖的等待隊列，每個對象還有另一個等待隊列，表示條件隊列，該隊列用于線程間的協作。調用wait就會把當前線程放到條件隊列上并阻塞，表示當前線程執行不下去了，它需要等待一個條件，這個條件它自己改變不了，需要其他線程改變。當其他線程改變了條件后，應該調用Object的notify方法：

public final native void notify();
public final native void notifyAll();

notify做的事情就是從條件隊列中選一個線程，將其從隊列中移除并喚醒，notifyAll和notify的區別是，它會移除條件隊列中所有的線程并全部喚醒。

wait/notify方法只能在synchronized代碼塊內被調用，如果調用wait/notify方法時，當前線程沒有持有對象鎖，會拋出異常java.lang.IllegalMonitorStateException。

wait的具體過程是：

1. 1. 把當前線程放入條件等待隊列，釋放對象鎖，阻塞等待，線程狀態變為WAITING或TIMED_WAITING
   2. 等待時間到或被其他線程調用notify/notifyAll從條件隊列中移除，這時，要重新競爭對象鎖
   • • 如果能夠獲得鎖，線程狀態變為RUNNABLE，并從wait調用中返回
     • 否則，該線程加入對象鎖等待隊列，線程狀態變為BLOCKED，只有在獲得鎖后才會從wait調用中返回

線程從wait調用中返回后，不代表其等待的條件就一定成立了，它需要重新檢查其等待的條件，一般的調用模式是：

synchronized (obj) {while (條件不成立)obj.wait();... // 條件滿足后的操作
}

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生產者/消費者模式

下面來看一個生產者和消費者的例子：

/*** @author 沉默哥* */
public class MyProducerConsumerDemo {static class GoodsQueue {private int size;private Queue<String> que = new ArrayDeque<String>();public GoodsQueue(int size) {// 維護一個有界隊列，傳入隊列的最大容量super();this.size = size;}public synchronized void put(String e) throws InterruptedException {while (que.size() == size) {System.out.println("隊列已滿，生產者等待");wait();}que.add(e);System.out.println("生產者生產：" + e);notify();}public synchronized String take() throws InterruptedException {while (que.size() == 0) {System.out.println("隊列為空，消費者等待");wait();}String e = que.poll();System.out.println("消費者消費" + e);notify();return e;}}static class Producer extends Thread {GoodsQueue que;Random rad = new Random();public Producer(GoodsQueue que) {super();this.que = que;}@Overridepublic void run() {int i = 0;try {while (true) {String e = String.valueOf(i);que.put(e);i++;Thread.sleep(rad.nextInt(1000));// 生產者休息準備下一次生產
        }} catch (InterruptedException e1) {}}}static class Consumer extends Thread {GoodsQueue que;Random rad = new Random();public Consumer(GoodsQueue que) {super();this.que = que;}@Overridepublic void run() {try {while (true) {que.take();Thread.sleep(rad.nextInt(1000));// 消費者休息準備下一次消費
        }} catch (InterruptedException e) {}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {GoodsQueue que = new GoodsQueue(1);Producer pro = new Producer(que);Consumer con = new Consumer(que);con.start();Thread.sleep(500);pro.start();}
}

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