1.JavaSE-多线程

无奈夜长人不寐，数声和月到帘栊。

——李煜《捣练子令》

JavaSE-多线程基础知识

我们在之前，学习的程序在没有跳转语句的前提下，都是由上至下依次执行，那现在想要设计一个程序，边打游戏边听歌，怎么设计？要解决上述问题,咱们得使用多进程或者多线程来解决。

1. 多线程知识储备

1.1 并发与并行

1. 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

2. 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

1. 在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
2. 而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（cpu），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
3. 注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。

1.2 线程与进程

1. 进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
2. 线程：进程内部的一个独立执行单元；一个进程可以同时并发的运行多个线程，可以理解为一个进程便相当于一个单 CPU 操作系统，而线程便是这个系统中运行的多个任务。
3. 我们可以再电脑底部任务栏—->右键—–>打开任务管理器，可以查看当前任务的进程和线程：
   1. 进程
      • 
   2. 线程
      • 

进程与线程的区别

1. 进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。

2. 线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。

3. 有JVM相关基础之后理解起来好透彻哈哈哈

4. 因为一个进程中的多个线程是并发运行的，那么从微观角度看也是有先后顺序的，哪个线程执行完全取决于CPU 的调度，程序员是干涉不了的。而这也就造成的多线程的随机性。

5. Java 程序的进程里面至少包含两个线程，主进程也就是 main()方法线程，另外一个是垃圾回收机制线程。每当使用 java 命令执行一个类时，实际上都会启动一个 JVM，每一个 JVM 实际上就是在操作系统中启动了一个线程，java 本身具备了垃圾的收集机制，所以在 Java 运行时至少会启动两个线程。

6. 由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多，那么我们在开发多任务运行的时候，通常考虑创建多线程，而不是创建多进程。

线程调度

计算机通常只有一个CPU时,在任意时刻只能执行一条计算机指令,每一个进程只有获得CPU的使用权才能执行指令。所谓多进程并发运行,从宏观上看,其实是各个进程轮流获得CPU的使用权,分别执行各自的任务。那么,在可运行池中,会有多个线程处于就绪状态等到CPU,JVM就负责了线程的调度。JVM采用的是抢占式调度,没有采用分时调度,因此可以能造成多线程执行结果的的随机性。

线程的优先级等级：

1. MAX_PRIORITY ：10
2. MIN _PRIORITY ：1
3. NORM_PRIORITY ：5

涉及的方法：

1. getPriority() ：返回线程优先值；
2. setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级；

说明：

1. 线程创建时继承父线程的优先级；
2. 低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用；

1.3 创建线程类

Java使用 java.lang.Thread 类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：

1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。

2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。

3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义线程对象
        MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
        
        // 开启新线程
        mt.start();
        // 在主方法中执行for循环
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main线程！"+i);
        }
    }
}
// 自定义线程类：
class MyThread extends Thread {
    
    // 定义指定线程名称的构造方法
    public MyThread(String name) {
        //调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
        super(name);
    }
    
    // 重写run方法，完成该线程执行的逻辑 
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
        }
    }
    
}

2. 线程☆

2.1 多线程原理☆

public class MyThread extends Thread{
    // 利用继承中的特点
    // 将线程名称传递 进行设置
        
    public MyThread(String name){
        super(name);
    }
    // 重写run方法
    //定义线程要执行的代码    
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            //getName()方法 来自父亲
            System.out.println(getName()+i);
        }
    }
}

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("这里是main线程");
        
        MyThread mt = new MyThread("小强");
        mt.start();//开启了一个新的线程
        
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("旺财:"+i);
        }
    }
}

流程图：

1. 程序启动运行main时候，java虚拟机启动一个进程，主线程main在main()调用时候被创建。随着调用mt的对象的start方法，另外一个新的线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行。

2. 通过这张图我们可以很清晰的看到多线程的执行流程，那么为什么可以完成并发执行呢？我们再来讲一讲原理。

3. 多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？以上个程序为例，进行图解说明：

4. 多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了。

2.2 Thread类

1. 在前面我们已经可以完成最基本的线程开启，那么在我们完成操作过程中用到了 java.lang.Thread 类，API中该类中定义了有关线程的一些方法，具体如下：
2. 构造方法：
   • public Thread() :分配一个新的线程对象。
   • public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
   • public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
   • public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
3. 常用方法：
   • public String getName() :获取当前线程名称。
   • public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
   • public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
   • public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
   • public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。
4. 创建线程的方式总共有三种：
   • 第一种是继承Thread类方式，上面我们已经使用过了。
   • 第二种是实现Runnable接口方式
   • 第三种种是是实现Callable接口和Future创建线程。

2.3 实现Runnable接口创建线程

采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。

1. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
2. 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。
4. 代码如下：

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
}

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义类对象 线程任务对象
        MyRunnable mr = new MyRunnable();
        
        // 创建线程对象
        Thread t = new Thread(mr, "小强");
        t.start();
        
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("旺财 " + i);
        }
    }
}

1. 通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。

2. 在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。

3. 实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。

4. Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

5. ~~~java
   public class Thread implements Runnable {

   //....
   

   }

   #### 2.4 通过Callable接口创建对象
   
   `Callable和Runnbale一样代表着任务，区别在于Callable有返回值并且可以抛出异常。`
   
   ~~~java
   /**
   * @Date 2020/10/20 18:56
   * @Version 10.21
   * @Author DuanChaojie
   */
   public class CallableThread implements Callable<String> {
      /**
       * 首先创建Callable接口的实现类CallableThread，实现call()方法，并且有返回值。
       * Callable接口是一个带泛型的接口，泛型的类型就是线程返回值的类型。
       * 实现Callable接口中的call()方法，方法的返回类型与泛型的类型相同。
       */
      @Override
      public String call() throws Exception {
          
          return "我是实现Callable<T>接口,重写的call()方法";
      }
   }

/**
 * @Date 2020/10/20 18:59
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class CallableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CallableThread callableThread = new CallableThread();

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callableThread);
        
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        
        thread.start();

        try {
            // Callable不能直接获取返回值，需要用FutureTask<V>在外部封装一下再获取返回值
            System.out.println( futureTask.get() );
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.5 Thread和Runnable的区别

1. 如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runnable接口的话，则很容易的实现资源共享。
2. 通过下面的例子就可以理解实现Runnable,很容易实现资源的共享。

/**
 * @Date 2020/10/20 19:35
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThreadRunnable d = new MyThreadRunnable();
        
        Thread t1 = new Thread(d);
        Thread t2 = new Thread(d);

        /**
         * 结果：
         * num = 5
         * num = 4
         * num = 3
         * num = 2
         * num = 1
         */
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class MyThreadRunnable implements Runnable{

    int num = 5;

    @Override
    public void run() {

        while(num>0){
            System.out.println("num = " + num);
            num--;
        }
    }
}

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

1. 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
2. 可以避免java中的单继承的局限性。
3. 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
4. 线程池只能放入实现Runnable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。
5. 在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。

2.6 匿名内部类方式实现线程的创建

1. 使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
2. 使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：

public class NoNameInnerClassThread {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable r = new Runnable(){
            public void run(){
                for (int i = 0; i < 20; i++) {
                    System.out.println("张宇:"+i);
                }
            }
        };
        
        new Thread(r).start();
        
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("费玉清:"+i);
        }
    }
}

2.7 线程的分类

1. Java中的线程分为两类：一种是守护线程，一种是用户线程。它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开。

2. ==守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用==

3. thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。

4. Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。

5. 若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。

6. 形象理解：兔死狗烹，鸟尽弓藏

3. 线程安全

3.1 线程安全

1. 如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

2. 我们通过一个案例，演示线程的安全问题：电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个，即本场电影只能卖100张票。

3. 我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)

   • 需要窗口，采用线程对象来模拟；

   • 需要票，Runnable接口子类来模拟。

public class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    // 执行卖票操作
    @Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作
        //窗口 永远开启
        while (true) {
            if (ticket > 0) {//有票 可以卖
                //出票操作
                //使用sleep模拟一下出票时间
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //获取当前线程对象的名字
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐);
            }
        }
    }
}

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程任务对象
        Ticket ticket = new Ticket();
        //创建三个窗口对象
        Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3");
        //同时卖票
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

结果中有一部分这样现象：

发现程序出现了两个问题：

1. 相同的票数,比如5这张票被卖了两回。

2. 不存在的票，比如0票与-1票，是不存在的。

这种问题，几个窗口(线程)票数不同步了，这种问题称为线程不安全。

==线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。==若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

3.2 线程同步

1. 当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。

2. 要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题：也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制(synchronized)来解决。

3. 根据案例简述：

   • 窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。

4. 为了保证每个线程都能正常执行原子操作，Java引入了线程同步机制。那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：

   1. 同步代码块。

   2. 同步方法。

   3. 锁机制。

同步代码块

1. 同步代码块： synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。

2. 格式:

   synchronized(同步锁){
   	// 需要同步操作的代码
   }

   • 同步锁:对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁。
     • 锁对象 可以是任意类型。
     • 多个线程对象要使用同一把锁。

3. 在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等(BLOCKED)。

4. 使用同步代码块解决买票出现的线程安全问题：

public class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    Object lock = new Object();
    
    //执行卖票操作
    //@Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作
        //窗口 永远开启
        while(true){
            
            synchronized (lock) {
                
                if(ticket>0){//有票 可以卖
                    //出票操作
                    //使用sleep模拟一下出票时间
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //获取当前线程对象的名字
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
                }
                
            }
        }
    }
}

当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。

同步方法

1. 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法。保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。

2. 格式：

   public synchronized void method(){
   	// 可能会产生线程安全问题的代码
   }

3. 同步锁是谁?

   • 对于非static方法,同步锁就是this。
   • 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

4. 使用同步方法解决买票出现的线程安全问题：

public class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    // 执行卖票操作
    //@Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作
        //窗口 永远开启
        while(true){
            sellTicket();
        }
    }
    //锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁
    //隐含 锁对象 就是 this
    public synchronized void sellTicket(){
        if(ticket>0){//有票 可以卖
            //出票操作
            //使用sleep模拟一下出票时间
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto‐generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            //获取当前线程对象的名字
            String name = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
        }
    }
}

Lock锁

1. java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有，除此之外更强大，更体现面向对象。
2. Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
   • public void lock() ：加同步锁。
   • public void unlock() ：释放同步锁。

public class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    //执行卖票操作

    //@Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作
        //窗口 永远开启
        while(true){
            lock.lock();
            
            if(ticket>0){//有票 可以卖
                //出票操作
                //使用sleep模拟一下出票时间
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto‐generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                //获取当前线程对象的名字
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
            }
            
            lock.unlock();
        }
    }
}

释放锁的操作

1. 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
2. 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
3. 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束。
4. 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁。

不会释放锁的操作

1. 线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
2. 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁（同步监视器）。
3. 应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

线程的死锁问题

死锁：

1. 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
2. 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续

解决方法：

1. 专门的算法、原则
2. 尽量减少同步资源的定义
3. 尽量避免嵌套同步

4. 线程状态☆

4.1 线程状态概述

1. 当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，有几种状态呢？
2. 在API中 java.lang.Thread.State 这个枚举中给出了六种线程状态：

public enum State {
    /**
     * Thread state for a thread which has not yet started.
     */
    NEW,

    RUNNABLE,

    BLOCKED,

    WAITING,

    TIMED_WAITING,

    TERMINATED;
}

这里先列出各个线程状态发生的条件，下面将会对每种状态进行详细解析

线程状态	导致状态发生条件
NEW(新建)	线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。
Runnable(可运行）	线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器。
Blocked(锁阻塞)	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态。
Waiting(无限等待)	一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。
TimedWaiting(计时等待)	同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入TimedWaiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait。
Teminated(被终止)	因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。

线程创建之后它将处于 NEW（新建） 状态，调用 start() 方法后开始运行，线程这时候处于 READY（可运行）状态。可运行状态的线程获得了 cpu 时间片（timeslice）后就处于 RUNNING（运行） 状态。

• 操作系统隐藏 Java虚拟机（JVM）中的 RUNNABLE 和 RUNNING 状态，它只能看到 RUNNABLE 状态，所以 Java 系统一般将这两个状态统称为RUNNABLE（运行中） 状态 。
• 

TimedWaiting（计时等待）

1. Timed Waiting在API中的描述为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。
2. 其实当我们调用了sleep方法之后，当前执行的线程就进入到“休眠状态”，其实就是所谓的Timed Waiting(计时等待)。

BLOCKED（锁阻塞）

1. Blocked状态在API中的介绍为：一个正在阻塞等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。
2. 我们已经学完同步机制，那么这个状态是非常好理解的了。比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。

Waiting（无限等待）

1. Wating状态在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。
2. 一个调用了某个对象的 Object.wait 方法的线程会等待另一个线程调用此对象的Object.notify()方法 或 Object.notifyAll()方法。

5. 等待唤醒机制

5.1 线程间通信

1. 概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
2. 比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
3. 
4. 为什么要处理线程间通信？
   • 多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
5. 如何保证线程间通信有效利用资源？
   • 多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即——等待唤醒机制。

5.2 等待唤醒机制

1. 这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。

2. 就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态wait()， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒（**notify()**）;在有多个线程进行等待时， 如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。

3. wait/notify 就是线程间的一种协作机制。

4. 等待唤醒中的方法：

   1. wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中。
   2. notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
   3. notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。、

5. 哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。

6. 总结如下：

   • 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
   • 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态;

7. 调用wait和notify方法需要注意的细节

   1. wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。

   2. wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。

   3. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

5.3 生产者与消费者问题

1. 等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。

2. 就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。

3. 代码演示：

包子资源类

public class BaoZi {
    String pier;
    
    String xianer;
    //包子资源 是否存在 包子资源状态
    boolean flag = false;
}

吃货线程类

public class ChiHuo extends Thread{
    private BaoZi bz;
    
    public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
        super(name);
        this.bz = bz;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        
        while(true){
            
            synchronized (bz){
                if(bz.flag == false){//没包子
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
                bz.flag = false;
                bz.notify();
            }
            
        }
    }
}

包子铺线程类

public class BaoZiPu extends Thread {
    private BaoZi bz;
    public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
        super(name);
        this.bz = bz;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        int count = 0;
        // 造包子
        while(true){
            // 同步
            synchronized (bz){
                if(bz.flag == true){//包子资源 存在
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                // 没有包子 造包子
                System.out.println("包子铺开始做包子");
                
                if(count%2 == 0){
                    // 冰皮 五仁
                    bz.pier = "冰皮";
                    bz.xianer = "五仁";
                }else{
                    // 薄皮 牛肉大葱
                    bz.pier = "薄皮";
                    bz.xianer = "牛肉大葱";
                }
                count++;
                bz.flag=true;
                System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
                System.out.println("吃货来吃吧");
                // 唤醒等待线程 （吃货）
                bz.notify();
            }
        }
    }
}

测试类

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //等待唤醒案例
        BaoZi bz = new BaoZi();
        ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
        BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
        
        ch.start();
        
        bzp.start();
    }
}
执行效果：
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
包子铺开始做包子
包子造好了：薄皮牛肉大葱
吃货来吃吧
吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子

☆