27、高级线程主题深入解析

高级线程主题深入解析

1. 线程同步与互斥通信基础

在多线程编程中，有时会出现多个不同对象的线程同时调用同一个方法的情况，这往往需要对系统进行重新设计。需要注意的是，同步方法之间会相互排斥，但它们不会排斥非同步方法，也不会排斥（同步或非同步的）静态（类）方法的运行。

线程编程中最具挑战性的场景之一是线程之间需要来回传递数据。例如在生产者 - 消费者场景中，生产者线程不定期地生产数据，而消费者线程则负责处理这些数据。在这种情况下，简单的同步机制是不够的，因为消费者可能获取到锁后发现缓冲区中没有可消费的数据，生产者可能获取到锁后发现缓冲区没有足够的空间来存放数据。

为了解决这个问题，引入了 wait/notify 机制。这是一种与语言无关的协议，最初由 Multics 操作系统开创。Multics 是一个始于 1965 年并使用至 2000 年的大型分时操作系统，对操作系统的发展产生了重要影响。

1.1 wait/notify 机制原理

wait/notify 机制的工作流程可以分为四个阶段：
1. 线程等待 ：执行线程发现数据尚未准备好，调用 wait() 方法，进入等待列表，并释放监视器，允许阻塞列表中的一个线程继续执行。
2. 释放监视器 ：线程释放监视器后，阻塞列表中的线程有机会获取同步对象，准备运行。
3. 数据生产与通知 ：某个线程生产出数据后，调用 no