对于多线程我自认为有所了解，但是到探究其中细节还是会一脸懵逼。
在经过一段时间系统学习后，回头去看多线程的基础知识，发现之前有很多地方理解错误。
这里提出多线程的几个小问题，希望能抛砖引玉，让大家借此有更加深入的思考。

wait和sleep的差异？

这个问题看上去很简单，大家都能说出一二三来。
a.wait是Object的方法；sleep是Thread方法。
b.wait只能在同步代码中调用。
c.wait会释放出锁；sleep不会释放出锁。

这次我们就展开深入下：

为什么要设置wait是Object的方法；sleep是Thread方法？

个人理解是这样的，java语言的创造者在设计时考虑这两个函数的使用场景。
在运行一个线程中，我们只需要对Thread这个对象使用sleep函数（用来休眠线程），但是我们可能会用多个对象进行锁管理（即在一个线程中使用多个锁）。
如果把wait设置成Thread方法，那么在一个线程中只能用Thread对象的wait和notify，非常有局限性（相当于一个线程中只能使用一个锁）。

例如下面这样的场景，银行给用户开金卡需要两个条件：存款10000，今年消费次数超过5次。我们在这两个条件未达到的时候，分别使用wait()，等待对应notify。
如果wait是Thread方法的话，就不能实现这样的需求。

synchronized (notEnoughDeposit) {
    while(deposit < 10000) {
        notEnoughDeposit.wait();
    }
    synchronized (notEnoughConsumeCount) {
        while(consumeCount < 5) {
            notEnoughConsumeCount.wait();
        }
    }
    // 办理金卡
}

sleep只能在Thread中使用，不需要考虑多个对象嵌套的调用。同时结合“最小职责”的设计原则，sleep()就设置成Thread的方法。

为什么wait只能在同步代码中调用？

我们看下wait使用的具体场景，下面代码是没有加入同步块：

while(deposit < 10000) {
    notEnoughDeposit.wait();
}
while(consumeCount < 5) {
    notEnoughConsumeCount.wait();
}
// 办理金卡

这里就会存在一个问题，如果没有在wait()外围加入同步块，在办理金卡的时候deposit可能会变化。用户在中间的时间空隙（条件判断和真正办卡中间）中可能再去消费，导致卡中余额小于10000，不符合金卡办理条件。
在java规范中，如果wait和notify外围没有同步块，会抛出ILLegalMonitorStateException。
所以java程序设计总是需要保证 notify 和 wait 操作的原子性，这也就是为什么wait只能在同步代码中调用的原因。

怎么理解wait会释放出锁；sleep不会释放出锁？

wait调用后，会释放出锁。如果当前其他线程正在阻塞状态的话会被唤醒，唤醒后其他线程就继续操作。
sleep就相当于当前线程休眠一段时间，不会释放出锁，其他阻塞的线程自然也获取不到锁。这里特别要注意的是，sleep并不代表会一直占用系统CPU。因为操作系统底层也有对应的优化机制，检查到当前线程sleep，会转而执行那些非阻塞的线程。

锁的机制？

我们先来看下这张图，再理清其中的概念：

什么是锁？

锁是对象内存堆头部的一部分数据。

什么是监视器（monitor）？

监视器是一种虚拟的概念，一个锁只能被一个线程持有，其他线程阻塞等待。获得这个锁的线程处于监视器中。

什么是等待池（wait set）？

调用了某个对象的wait()方法，线程就会释放该对象的锁后，进入到了该对象的等待池中。

什么是阻塞队列（entry set）？

线程获取锁失败后，进入到阻塞队列。当持有锁的线程释放锁后，阻塞队列中一个线程会获取该锁，然后进入监视器。

明白这些概念后，我们再看一张图，这里面表示锁操作的关键流程

下面是每一步对应的操作（注：下面第x步不是顺序执行）
第1步：线程A尝试获取object锁，获取锁成功，进入Monitor成功
第2步：线程A持有锁，线程B尝试获取object锁，获取锁失败，进入Monitor失败
第3步：线程A持有锁，完成操作释放object锁，线程B离开阻塞队列，尝试获取object锁
第4步：线程A持有锁，在运行过程中调用wait，释放object锁，同时进入等待池
第5步：线程B持有锁，在运行过程中调动notify或者notifyAll，会触发第6步操作，等待线程其他操作完毕，才释放object锁
第6步：线程A之前调用wait，处于等待池中，在接受notify或者notifyAll后，会进入阻塞队列，在之后进行第3步操作

以上就是常见的锁操作，包括获取锁、释放锁、wait、notify。

notify和notifyAll的差异？

从字面上理解，notify就是随机唤醒一个wait的线程，notifyAll唤醒所有wait的线程。

那么继续问下去，两者是否可以调换使用？

我们先来看下面的代码：

if(!condition) {
 obj.wait(); 
}	

while (!condition) {
 obj.wait(); 
}

这里有两种写法在一种情况下有差别，就是一个线程被错误的唤醒后，if代码块会继续执行下去，但是后续执行都是错误的。而while代码块会再次验证条件是否满足，发现没有满足条件的话，选择再次wait。

这个有个建议：永远在while循环里而不是if语句下使用wait。
这样，循环会在线程睡眠前后都检查wait的条件，并在条件实际上并未改变的情况下处理唤醒通知。

假死的情况

在while的基础上，如果使用notify错误的唤醒了一个wait的线程。它在接下去的while判断中，发现仍旧没有达到条件，这个线程重新选择wait。同时其他线程没有被唤醒，这就会导致所有线程一直假死在那边。
而使用notifyAll则不会出现这种情况，因为所有wait的线程都会被唤醒，总有一个线程能重新通过条件判断（这一点要开发者自己保障），程序会继续运行下去。