Java线程间通信之wait/notify
- 巴扎黑原创
- 2017-06-26 11:38:571490浏览
Java中的wait/notify/notifyAll可用来实现线程间通信，是Object类的方法，这三个方法都是native方法，是平台相关的，常用来实现生产者/消费者模式。先来我们来看下相关定义：
wait() :调用该方法的线程进入WATTING状态，只有等待另外线程的通知或中断才会返回，调用wait()方法后，会释放对象的锁。
wait(long):超时等待最多long毫秒，如果没有通知就超时返回。
notify() : 通知一个在对象上等待的线程，使其从wait()方法返回，而返回的前提是该线程获取到了对象的锁。
notifyAll()：通知所有等待在该对象上的线程。
一个小例子
我们来模拟个简单的例子来说明，我们楼下有个小小的饺子馆，生意火爆，店里有一个厨师，一个服务员，为避免厨师每做好一份，服务员端出去一份，效率太低且浪费体力。现假设厨师每做好10份，服务员就用一个大木盘子端给客户，每天卖够100份就打烊收工，厨师服务员各自回家休息。
思考一下，要实现该功能，如果不使用等待/通知机制，那么最直接的方式可能就是，服务员隔一段时间去厨房看看，满10份就用盘子端出去。这种方式有两个很大的弊病：
1.如果服务员去厨房看的太勤快，服务员太累了，这样还不如每做一碗就端一碗给客人，大木盘子的作用就体现不出来了。具体表现在实现代码层面就是：需要不断的循环，浪费处理器资源。
2.如果服务员隔很久才去厨房看一下，就无法确保及时性了，可能厨师早都做够10份了，服务员却没观察到。
针对上面这个例子，使用等待/通知机制就合理的多了，厨师每做够10份，就喊一声“饺子好了，可以端走啦”。服务员收到通知，就去厨房将饺子端给客人；厨师还没做够，即还没收到厨师的通知，就可以稍微休息下，但也得竖起耳朵等候厨师的通知。
1 package ConcurrentTest; 2 3 import thread.BlockQueue; 4 5 /** 6 * Created by chengxiao on 2017/6/17. 7 */ 8 public class JiaoziDemo { 9 //创建个共享对象做监视器用10 private static Object obj = new Object();11 //大木盘子，一盘最多可盛10份饺子，厨师做满10份，服务员就可以端出去了。12 private static Integer platter = 0;13 //卖出的饺子总量，卖够100份就打烊收工14 private static Integer count = 0;15 16 /**17 * 厨师18 */19 static class Cook implements Runnable{20 @Override21 public void run() {22 while(count<100){23 synchronized (obj){24 while (platter<10){25 platter++;26 }27 //通知服务员饺子好了，可以端走了28 obj.notify();29 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--饺子好啦，厨师休息会儿");30 }31 try {32 //线程睡一会，帮助服务员线程抢到对象锁33 Thread.sleep(100);34 } catch (InterruptedException e) {35 e.printStackTrace();36 }37 }38 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工，厨师回家");39 }40 }41 42 /**43 * 服务员44 */45 static class Waiter implements Runnable{46 @Override47 public void run() {48 while(count<100){49 synchronized (obj){50 //厨师做够10份了，就可以端出去了51 while(platter < 10){52 try {53 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--饺子还没好，等待厨师通知...");54 obj.wait();55 BlockQueue56 } catch (InterruptedException e) {57 e.printStackTrace();58 }59 }60 //饺子端给客人了，盘子清空61 platter-=10;62 //又卖出去10份。63 count+=10;64 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--服务员把饺子端给客人了");65 }66 }67 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工，服务员回家");68 69 }70 }71 public static void main(String []args){72 Thread cookThread = new Thread(new Cook(),"cookThread");73 Thread waiterThread = new Thread(new Waiter(),"waiterThread");74 cookThread.start();75 waiterThread.start();76 }77 }运行结果
cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--饺子还没好，等待厨师通知... cookThread--饺子好啦，厨师休息会儿 waiterThread--服务员把饺子端给客人了 waiterThread--打烊收工，服务员回家 cookThread--打烊收工，厨师回家
运行机制
借用《并发编程的艺术》中的一张图来了解下wait/notify的运行机制
可能有人会对所谓监视器(monitor)，对象锁(lock)不甚了解，在此简单解释下：
jvm为每一个对象和类都关联一个锁，锁住了一个对象，就是获得了对象相关联的监视器。
只有获取到对象锁，才能拿到监视器，如果获取锁失败了，那么线程就会进入阻塞队列中；如果成功拿到对象锁，也可以使用wait()方法，在监视器上等待，此时会释放锁，并进入等地队列中。
关于锁和监视器的区别，园子里有个哥们的文章写得很详细透彻，在此引用一下，有兴趣的童鞋可以了解一下锁和监视器之间的区别 - Java并发
根据上面的图我们来理一下具体的过程
1.首先，waitThread获取对象锁，然后调用wait()方法，此时，wait线程会放弃对象锁，同时进入对象的等待队列WaitQueue中;
2.notifyThread线程抢占到对象锁，执行一些操作后，调用notify()方法，此时会将等待线程waitThread从等待队列WaitQueue中移到同步队列SynchronizedQueue中，waitThread由waitting状态变为blocked状态。需要注意的时，notifyThread此时并不会立即释放锁，它继续运行，把自己剩余的事儿干完之后才会释放锁;
3.waitThread再次获取到对象锁，从wait()方法返回继续执行后续的操作;
4.一个基于等待/通知机制的线程间通信的过程结束。
至于notifyAll则是在第二步中将等待队列中的所有线程移到同步队列中去。
避免踩坑
在使用wait/notify/notifyAll时有一些特别留意的，在此再总结一下：
1.一定在synchronized中使用wait()/notify()/notifyAll()，也就是说一定要先获取锁，这个前面我们讲过，因为只有加锁后，才能获得监视器。否则jvm也会抛出IllegalMonitorStateException异常。
2.使用wait()时，判断线程是否进入wait状态的条件一定要使用while而不要使用if，因为等待线程可能会被错误地唤醒，所以应该使用while循环在等待前等待后都检查唤醒条件是否被满足，保证安全性。
3.notify()或notifyAll()方法调用后，线程不会立即释放锁。调用只会将wait中的线程从等待队列移到同步队列，也就是线程状态从waitting变为blocked;
4.从wait()方法返回的前提是线程重新获得了调用对象的锁。
后记
关于wait/notify的相关内容就介绍到此，在实际使用中，要特别留意上文中提到的几点，不过一般情况下，我们直接使用wait/notify/notifyAll去完成线程间通信，生产者/消费者模型的机会不多，因为Java并发包中已经提供了很多优秀精妙的工具，像各种BlockingQueue等等，后面有机会也会详细介绍的。
共勉
以上是Java线程间通信之wait/notify的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！