thread_线程间协作：wait、notify、notifyAll和Condition

经典模式：生产者-消费者模型：当队列满时，生产者需要等待队列有空间才能继续往里面放入商品，而在等待的期间内，生产者必须释放对临界资源（即队列）的占用权。因为生产者如果不释放对临界资源的占用权，那么消费者就无法消费队列中的商品，就不会让队列有空间，那么生产者就会一直无限等待下去。因此，一般情况下，当队列满时，会让生产者交出对临界资源的占用权，并进入挂起状态。然后等待消费者消费了商品，然后消费者通知生产者队列有空间了。同样地，当队列空时，消费者也必须等待，等待生产者通知它队列中有商品了。这种互相通信的过程就是线程间的协作。

转自 http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html

一.wait()、notify()和notifyAll()

import java.util.PriorityQueue;

public class QueueTest {
    private int queueSize = 10;
    private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);

    public static void main(String[] args) {
        QueueTest test = new QueueTest();
        Producer producer = test.new Producer();
        Consumer consumer = test.new Consumer();

        producer.start();
        consumer.start();
    }
    
    ////////////////////////////////////////////
    class Producer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
             while (true) {
                 // wait()方法 notify()方法 必须在同步块或者同步方法中进行（synchronized块或者synchronized方法）
                synchronized (queue) {
                    //队列满的时候 锁
                    while (queue.size() == queueSize) {
                        try {
                            System.out.println("队列满，等待有空余空间");
                            
                            //调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）
                            //调用某个对象的wait()方法，相当于让当前线程交出此对象的monitor，然后进入等待状态，等待后续再次获得此对象的锁
                            //（Thread类中的sleep方法使当前线程暂停执行一段时间，从而让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁）；
                            queue.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    queue.offer(1); // 每次插入一个元素
                    
                    //调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；
                    //调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程；
                    //notify()和notifyAll()方法只是唤醒等待该对象的monitor的线程，并不决定哪个线程能够获取到monitor。
                    //一个线程被唤醒不代表立即获取了对象的monitor，只有等调用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized块，释放对象锁后，其余线程才可获得锁执行。
                    queue.notify();
                    System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间：" + (queueSize - queue.size()));
                }
            }
        }
    }
    ////////////////////////////////////////////
    class Consumer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                synchronized (queue) {
                    //队列为空时 锁
                    while (queue.size() == 0) {
                        try {
                            System.out.println("队列空，等待数据");
                            queue.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    queue.poll(); // 每次移走队首元素
                    queue.notify();
                    System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余" + queue.size() + "个元素");
                }
            }     
        }
    }
}

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()。

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Test {

    private int queueSize = 10;
    private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition notFull = lock.newCondition();
    private Condition notEmpty = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        Producer producer = test.new Producer();
        Consumer consumer = test.new Consumer();

        producer.start();
        consumer.start();
    }

    class Consumer extends Thread {

        @Override
        public void run() {

            while (true) {
                //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
                lock.lock();
                try {
                    while (queue.size() == 0) {
                        try {
                            System.out.println("队列空，等待数据");
                            notEmpty.await();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    queue.poll(); // 每次移走队首元素
                    notFull.signal();
                    System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余" + queue.size() + "个元素");
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
             
        }
 
    }

    class Producer extends Thread {
        @Override
        public void run() {

            while (true) {
                lock.lock();
                try {
                    while (queue.size() == queueSize) {
                        try {
                            System.out.println("队列满，等待有空余空间");
                            notFull.await();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    queue.offer(1); // 每次插入一个元素
                    notEmpty.signal();
                    System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间：" + (queueSize - queue.size()));
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }
}