Java 多线程通信

并发编程，一般指多线程编程，它可以充分利用计算机的计算资源，使得一个任务可以分为几个子模块同时执行，提高程序执行速度。然而，并不是启动越多线程，就能让程序执行越快，多线程同时带来了上下文切换、多线程间的通信与同步、死锁等问题。合理的利用多线程进行编程是一件有挑战性的事。

Java 自一开始就内置了对多线程的支持，在 JDK1.5 版本中引入了 java.util.concurrent 包，让 Java 的并发编程有了更多的选择和更好的工作方式。

多线程带来的问题

看下面一个例子，猜一下它的输出结果：

public class MultiThread {static int i = 0;public static int get() {return i++;}public static void main(String[] args) {for (int t = 0; t < 10; t++) {new Thread() {public void run() {System.out.println(get());}}.start();}}
}

输出结果：

注意，输出结果是不确定的，虽然大部分输出情况都是0-9顺序输出，但总会出现“异常情况”，也就是发生了冲突，当线程越多冲突的机会就越大。

输出结果不确定的原因在于程序中开了10个线程，而这10个线程是同步执行的，可能第二个线程比第一个线程先进行输出，也就出现了上面的结果。至于为什么大部分情况都是按顺序输出，因为虽然这10个线程是同步执行的，但是它们的启动顺序不一样，第一个线程最先启动，最后一个线程最后启动。

让线程按顺序输出

如果现在有10个线程，编号为0-9，我们想让0号线程执行完再执行1号线程，以此类推，最后执行9号线程。解决的方法是使用线程的 join() 方法。

假设线程的名字叫做 t，t.join() 方法的作用是将当前线程加入 t 线程，当 t 线程执行完后再执行当前线程。

示例如下：

public class JoinDemo {public static void main(String[] args) {Thread[] threads = new Thread[10];for (int i = 0; i < 10; i++) {threads[i] = new Thread(String.valueOf(i)) {public void run() {String name = Thread.currentThread().getName();int number = Integer.parseInt(name);if (number > 0)try {threads[number - 1].join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程名：" + name);}};threads[i].start();}}
}

输出结果：

线程名：0
线程名：1
线程名：2
线程名：3
线程名：4
线程名：5
线程名：6
线程名：7
线程名：8
线程名：9

程序中我们让后一个线程加到前一个线程中，使得只有前一个线程执行完了才能执行后一个线程。

t.join() 方法内部实际上是调用了 Object的wait() 方法，因此使用 join() 方法之前，需要先获得当前对象的锁，执行 wait() 方法后会释放当前对象的锁。

等待通知机制

等待/通知机制，是指一个线程A调用了对象 O 的 wait() 方法进入等待状态，另一个线程B调用了对象 O 的 notify() 或 notifyAll() 方法通知在对象上等待的线程，使其从 wait() 状态返回。两个线程间通过对象 O 来交互。

notify() 与 notifyAll() 的区别在于前者只会通知一个在对象上等待的线程，如果在该对象上等待的线程有多个，则会随机选取一个；后者会通知所有等待在该对象中的线程。

注意，对于 notifyAll() 来说，虽然所有的线程都被通知了。但是这些线程会进行竞争，且只会有一个线程成功获取到锁，在这个线程执行完毕之前，其他的线程必须等待。但 notifyAll() 免去了线程运行完后再通知其他线程的必要，因为之前已经通知过了所有的线程。

示例如下：

public class WaitNotify {static Object lock = new Object();static class Wait implements Runnable {public void run() {synchronized (lock) {System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "开始等待");try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("继续执行时间：" + LocalTime.now().withNano(0));}}}static class Notify implements Runnable {public void run() {synchronized (lock) {System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "开始通知");lock.notify();System.out.println("通知时间：" + LocalTime.now().withNano(0));}}}public static void main(String[] args) {Thread wait = new Thread(new Wait(), "wait");Thread notify = new Thread(new Notify(), "notify");wait.start();notify.start();}
}

输出结果：

线程wait开始等待
线程notify开始通知
通知时间：12:20:45
继续执行时间：12:20:45

注意，执行 notify() 或 notifyAll() 方法时不会释放 lock 的锁，直到 notify 线程释放了 lock 后，wait 线程才能从 wait() 方法中返回。