每天进步一点点，大家好，我是大龄码农。
上次讲解了，内容非常多，大家一定要把基础学扎实了。今天讲解线程同步与通信，我们先引入两个概念：并行与并发
并行指同一时刻处理器同时处理不同任务的能力，并发是指一个处理器在单位时间内同时处理多个任务的能力。举个吃包子的例子，并行是指两个人同时在吃包子，并发是指一个人同时在吃两个包子。
一般来说，目前普遍使用的还是具有多核心的单CPU，底层其实是CPU在分配时间片让每个进程都可以得到执行，所以也就出现了进程和线程的切换问题
我们知道，线程是计算机执行任务的最小单元，那么是不是线程越多越好呢？不一定，这个得根据具体的使用场景来分析，一般来说，计算机的任务主要有两类，一种主要用于计算，被称为CPU密集型，另一种主要用于读写，被称为I/O密集型。
CPU密集型
CPU有大量运算要处理，较高的CPU占用率，几乎无I/O阻塞，通常线程数只需要设置为CPU核心数的线程个数就可以
注意：单核是没有意义的
I/O密集型
CPU在等待I/O (硬盘/内存) 的读写操作，即使在达到性能极限时，CPU占用率仍然较低。通常会设置CPU核心数几倍的线程
最后，具体创建多少线程，还是需要根据实际的业务情况进行不断地优化
说完了线程数量的设置，我们再引入两个概念：同步和异步。当一个进程在执行某个请求且该请求需要一段时间才能返回信息时：
线程同步
我们知道，线程是共享进程的资源，而且是无序运行的，当并发时，很有可能出现资源争用甚至死锁等问题，为了避免这些问题，就需要对线程进行同步，保证线程能够按照一定的顺序来访问共享资源。常用的线程同步机制有很多种实现方式，它们底层全都是基于锁来实现的。
Java提供了关键字synchronized实现线程同步机制，保证线程执行的
有序性。synchronized的知识点非常重要，我们后面会做一篇详细的分析。
线程通信
通信的目的是为了更好的协作，一般来说，线程通信主要有两种实现方式，一种是基于共享内存，另一种是基于消息传递。
1、共享内存
线程可以共享进程的资源，但是每个进程都是独立运行的，它们之间不能互相干扰，所以每个线程都有自己的程序栈。每次在处理时，先把进程内存的数据加载到栈，处理完成后如果需要，再把数据写回内存。那么，这就会存在一个并发问题，即同时操作一个共享数据时，如何保证线程可以知道这个共享数据的最新值
Java提供了关键字volatile，它有两大特性，一是可见性，二是有序性，禁止指令重排序，其中可见性就可以让线程之间通信。
2、消息传递
Object类提供了线程间通信的方法：wait()、notify()、notifyaAl()
wait() 使当前执行该代码的线程进入该对象锁的阻塞队列中进行等待，当被唤醒时，会接着往下执行
notify() 随机通知一个当前对象锁的阻塞队列中的线程
notifyAll() 唤醒当前对象锁阻塞队列中的所有线程
有一点要说明一下，如果当前的线程不是该对象锁的所有者，却调用该对象的notify()、notifyAll()、wait()方法时，会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException异常
注：上面全部只是列出了一种具体的实现方式而已
线程死锁
简单来说，就是自己拥有别人要的东西，别人拥有自己要的东西，互不相让而造成一直在互相等待的状态就被称为死锁。这里的“东西”其实就是锁。
一般来说，造成死锁的主要原因是线程的调度顺序不对。死锁产生的四个必要条件：
线程已经拥有了一个资源，当等待获取新的资源时，保持原拥有的资源不释放
当资源被一个线程使用且没有被主动释放时，该资源不能被抢占
多个线程之间存在资源循环等待链
一般在处理死锁时，会使用破坏死锁产生的四个必要条件之一的方式，但是在编写程序时，也要注意逻辑顺序，合理地分配资源。一旦程序出现死锁，可以考虑强行剥夺资源。比如说，线程只有把需要的资源全部申请到位才能开始运行、线程在获取新的资源前先释放已有资源、给资源设计一个有序的分配方案等。
实践
一、抢票
说明：
1、抢票是生活中再熟悉不过的例子了，这里模拟3个人抢2张票的情况
2、结果应该是有1个人抢不到票，但是这个结果是都抢到票了，说明线程在操作共享资源时出现了线程同步的问题，可以使用关键字synchronized来解决
3、如果不使用关键字synchronized，而是修改sleep()方法的位置，会出现什么情况呢？
线程是并发乱序执行的，但是没有出现线程同步问题，这是怎么回事？说白了，就是程序逻辑简单，没有耗时操作而已。所以，第一行的sleep()方法去掉也是同样的结果，仅限于此。在实际的项目开发中，业务处理总是要耗费一段时间的，那时如果不通过线程同步机制控制，就可能出现一些奇怪的问题。
二、助力自增
说明：
1、测试结果每次运行几乎都不一样，程序的原意是打算使用两个线程分别对sum自增10000次，最后的结果应该是20000，可是实际的运行结果却总是小于20000
2、根本原因在于sum++操作不是一个原子操作，我们看一下编译文件
实际上这个运算被分为了三步：获取值、做加法、设置值。所以在并发过程中出现了问题。使用synchronized就能解决
3、每台机器的性能不一样，性能快的机器，可以把循环的次数弄大一些，就能看到效果了。
三、经典的生产者消费者问题
举个简单的例子，我们作为消费者去包子铺买包子，如果发现还有包子那就交钱走人，如果没有包子那就得等待包子蒸熟，而商家作为生产者，如果发现包子卖完了那就得包包子然后蒸熟，如果发现还有包子那就等待消费者来买。
包子类
卖家生产者
买家消费者
说明：
1、包子作为生产者和消费者的共享资源，如果不对包子进行锁定的话，根据定义将抛出异常
2、最终达到的效果就是生产者生产包子和消费者消费包子交替运行
3、如果有多个生产者和多个消费者时，只有生产者内部和消费者内部出现了竞争机制，即谁来生产和谁来消费，整体的交替运行没有变化
4、在判断等待时，此处使用了while循环处理，这是为什么呢？
这是JavaDoc上的说明，因为可能会产生虚假唤醒。虚假唤醒是一种现象，只会发生在多线程环境中。简单来说，当所有线程被唤醒后就去竞争锁，由于同一时刻只会有一个线程能拿到锁，其他的线程就会阻塞，当成功争抢到锁的线程释放锁后，其他的线程才能继续运行，但是此时对于拿到锁时的那个条件很可能已经不满足了，这个时候线程应该继续阻塞下去，而不应该继续执行，如果继续执行了，就是发生了虚假唤醒。
四、死锁
想象这么一个情景：两个人面前只有1双筷子，每个人一次只能拿一支筷子，只有拥有一双筷子的人才有资格吃饭
说明：
1、模拟程序死锁，只能通过结束程序处理
2、如果要使程序正常运行，可以让一个人先获取1双筷子吃饭，然后另一个人再吃，即把需要的资源全部申请到位再运行程序。
总结：
1、介绍了线程同步和通信的基本知识
2、介绍了线程在并发中可能存在的问题
3、用程序说明了今天学习的知识
希望大家一定要动手做一做，自己验证一下。需要代码的朋友，可以留下邮箱。
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