一、多线程之间的通信（Java版本）

1、多线程概念介绍

多线程概念

• 在我们的程序层面来说，多线程通常是在每个进程中执行的，相应的附和我们常说的线程与进程之间的关系。线程与进程的关系：线程可以说是进程的儿子，一个进程可以有多个线程。但是对于线程来说，只属于一个进程。再说说进程，每个进程的有一个主线程作为入口，也有自己的唯一标识PID，它的PID也就是这个主线程的线程ID。

• 对于我们的计算机硬件来说，线程是进程中的一部分，也是进程的的实际运作单位，它也是操作系统中的最小运算调度单位。多线程可以提高CPU的处理速度。当然除了单核CPU，因为单核心CPU同一时间只能处理一个线程。在多线程环境下，对于单核CP来说，并不能提高响应速度，而且还会因为频繁切换线程上下文导致性能降低。多核心CPU具有同时并行执行线程的能力，因此我们需要注意使用环境。线程数超出核心数时也会引起线程切换，并且操作系统对我们线程切换是随机的。

2、线程之间如何通信

引入

• 对于我们Java语言来说，多线程编程也是它的特性之一。我们需要利用多线程操作同一共享资源，从而实现一些特殊任务。上面说了，多线程在进行切换时CPU随机调度的，假如我们直接运行多个线程操作共享资源的话，势必会引起一些不可控错误因素。
• 接下来，我们就需要让这些不可控变为可控 ！这个时候就引出了本文的重点线程通信。线程通信就是为了解决多线程对同一共享变量的争夺。

Java 线程通信的方式

• 共享内存机制
  • 比如说Java的volatile关键字就是基于内存屏障解决变量的可见性，从而实现其他线程访问共享变量都是必须从主存中获取（对应其他线程对变量的更新也得及时的刷新到主存）。
  • synchronized 关键字基于对象锁这种方式实现线程互斥，可以通知对方有其他的线程正在执行这部分代码。
• 消息传递模式
  • wait() 和 notify()/notifyAll() 等待通知方式实现线程的阻塞就绪状态之间的转换。
  • park、unpark
  • join() 阻塞【底层也是依赖wait实现】。
  • interrupt()打断阻塞状态。
  • 管道输入/输出。

3、线程通信方法详细介绍

主要介绍wait/notify，也有ReentrantLock的Condition条件变量的await/signal，LockSupport的park/unpark方法，也能实现线程之间的通信。主要是阻塞/唤醒通信模式。

首先说明这种方法一般都是作用于调用方法的所在线程。比如在主线程执行wait方法，就是将主线程阻塞了。

wait/notify机制

• wait()、notify方法在Java中是Object提供给我们的。又因为所有的类都默认隐式继承了Object类，进而我们的每一个对象都具有wait和notify。
  • wait方法含义：一个线程一旦调用了任意对象obj.wait()方法，它就释放了所持有的监视器对象(obj)上的锁，并转为非运行状态（阻塞）。
  • notify方法含义：一个线程若执行obj.notify方法，则随机唤醒obj对象上监视器（操作系统也称为管程）monitor的阻塞队列waitset中一个线程。
  • wait和notify方法的使用同时必须配合synchronized关键字使用。同时也需要成对出现。就是说wait和notify必须得在同步代码块内部使用，大致原因就是需要保证同时只有一个线程可以去执行wait，使该线程阻塞。

await/signal

• 要想使用await/signal首先是需要借用Condition条件变量，要想获取Condition条件变量，就必须通过ReentrantLock锁获取。
• ReentrantLock和Synchronized类似，都是可重入锁，并且大多都是当做重量级锁使用。
  • 区别：ReentrantLock是API层面实现的，我们可以根据自己随意调用定制，但是Synchronized是JVM底层实现，我们无需关心他上锁解锁的流程。
• await/signal使用时需要配合ReentrantLock锁对象的lock和unlock方法加锁解锁。就像wait/notify在synchronized在同步代码块中使用一样。他们都需要保证当前线程是唯一执行这段逻辑的线程。防止出现多线程造成的线程安全问题。

park/unpark

二、线程通信过程中需要注意的问题

1、唤醒丢失

如果一个线程先于被通知线程调用wait()前调用了notify()，等待的线程将错过这个信号。

• 唤醒丢失主要是在我们使用wait 和 notify的过程中的时序问题。比如说我们线程二在执行某个对象notify的时候，线程一还没有执行该对象的wait方法。那么这次的唤醒就会丢失，我们就不能让线程二得notify方法起作用，自然而然线程一就不会被唤醒。
• 举个例子吧，这就好比我们平常在宿舍每天都会有叫醒服务，但是这次 因为一些原因（通宵···）我一整晚都没有睡觉，而且当第二天早上的叫醒服务来的 时候也是醒着的。那么叫醒服务就会以为你已经醒来了，就会视而不见。没想到吧，叫醒服务刚走我就躺下来睡着了，所以我错过了这次叫醒服务。就能好好的睡亿觉了。这看起来没有什么大问题，但是你仔细想想若是每个睡着的人都需要被叫醒服务才能醒过来，外加上只有一次叫醒服务的机会。那么你就可以沉睡万年了，开心不。
• 哈哈哈···
• 这在程序中也是一样 的，如果错过notify那么就会一直wait。
  • 所以我们必须预防这种问题，比如说每隔一段时间去唤醒，也就是隔两分钟就去叫醒睡着的人。但是这种缺点就是太累了，对于程序来说是消耗性能和内存。实现也简单就是写入while循环体中，不停地尝试即可。
  • 我们也可以使用一个标志位完美的实现。初始化设置flag=FALSE表示还没wait，在wait之前将设置flag=TRUE，在notify之后设置flag=FALSE。每次notify唤醒之前都判断flag=true是否已经wait，在wait中判断flag=false是否已经notify。

核心代码演示

• 首先使用线程池创建线程一使自己进入阻塞态，然后再调用LOCK1的notify方法唤醒线程一

	    // 线程一使用LOCK1对象调用wait方法阻塞自己
        executor.execute(new ThreadTest("线程一",LOCK1,LOCK2));

        synchronized (LOCK1) {
            System.out.println("main执行notify方法让线程一醒过来");
            LOCK1.notify();
        }

• 但是他很有可能醒不来，因为主线程调用LOCK1对象的notify方法，可能主线程已经执行完了，上面线程还没创建完成，也就是没有进入wait状态。就醒不来了。

• 解决方式：使用信号量标志进行判断是否已经进入wait

          synchronized (LOCK1) {
              while (true) {
                  if (FLAG.getFlag()) {
                      System.out.println("m