详解Java程序并发的Wait-Notify机制

Wait-Notify场景
典型的Wait-Notify场景一般与以下两个内容相关：
1. 状态变量（State Variable）
当线程需要wait的时候，总是因为一些条件得不到满足导致的。例如往队列里填充数据，当队列元素已经满时，线程就需要wait停止运行。当队列元素有空缺时，再继续自己的执行。
2. 条件断言（Condition Predicate）
当线程确定是否进入wait或者是从notify醒来的时候是否继续往下执行，大部分都要测试状态条件是否满足。例如，往队列里添加元素，队列已满，于是阻塞当前线程，当有其他线程从队列里取走了元素，就通知在等待的线程“队列有剩余空间，可以往里添加元素了”。这时，等待添加元素的进程就会被唤醒，然后判断一下当前队列是否真的有剩余空间，如果真的有剩余空间，就将元素添加进去，如果没有，则继续阻塞等待下次唤醒。
3. 条件队列（Condition Queue）
每个对象都有一个内置的条件队列，当一个线程在该对象锁上调用wait函数的时候，就会将该线程加入到该对象的条件队列中。

注意
wait与notify是Java同步机制中的重要组成部分。结合与synchronized关键字使用，可以建立很多优秀的同步模型，例如生产者-消费者模型。但是在使用wait()、notify()、notifyAll()函数的时候，需要特别注意以下几点：

wait()、notify()、notifyAll()方法不属于Thread类，而是属于Object基础类，也就是说每个对象都有wait()、notify()、notifyAll()的功能。因为每个对象都有锁，锁是每个对象的基础，因此操作锁的方法也是最基础的。
    调用obj的wait(), notify()方法前，必须获得obj锁，也就是必须写在synchronized(obj){...} 代码段内。
    调用obj.wait()后，线程A就释放了obj的锁，否则线程B无法获得obj锁，也就无法在synchronized(obj){...} 代码段内唤醒线程A。
    当obj.wait()方法返回后，线程A需要再次获得obj锁，才能继续执行。
    如果线程A1,A2,A3都在obj.wait()，则线程B调用obj.notify()只能唤醒线程A1,A2,A3中的一个（具体哪一个由JVM决定）。
    如果线程B调用obj.notifyAll()则能全部唤醒等待的线程A1,A2,A3，但是等待的线程要继续执行obj.wait()的下一条语句，必须获得obj锁。因此，线程A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行，例如A1，其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
    当线程B调用obj.notify()或者obj.notifyAll()的时候，线程B正持有obj锁，因此，线程A1,A2,A3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到线程B退出synchronized代码块，释放obj锁后，线程A1,A2,A3中的一个才有机会获得对象锁并得以继续执行。

示例代码
线程的wait操作的典型代码结构如下：

  public void test() throws InterruptedException {
    synchronized(obj) {
      while (! contidition) {
        obj.wait();
      }
    }
  }

为什么obj.wait()操作必须位于循环中呢？有以下几个主要原因：
1. 一个对象锁可能用于保护多个状态变量，当它们都需要wait-notify操作时，如果不将wait放到while循环中就会有问题。例如，某对象锁obj保护两种状态变量a和b，当a的条件断言不成立时发生了wait操作，当b的条件断言不成立时也发生了wait操作，两个线程被加入到obj对应的条件队列中。现在若改变状态变量a的某操作发生，在obj上调用了notifyAll操作，则obj对应的条件队列里的所有线程均被唤醒，之前等待a的一个或几个线程去判断a的条件断言可能成立了，但是b对于的条件断言肯定仍不成立，而此时等待b的线程也被唤醒了，所以需要循环判断b的条件断言是否满足，如果不满足，则继续wait。
2. 多个线程wait的同一状态的条件断言。例如，向队列添加元素的场景，当前队列是满的，多个线程想往里面添加元素，于是都wait了。此时，另一个线程从队列里取出了一个元素，调用了notifyAll操作，唤醒了所有线程，但是只有一个线程能够往队列里添加一个元素，其他的仍需要等待。
3. 虚假唤醒。在没有被通知、中断或超时的情况下，线程自动苏醒了。虽然这种情况在实践中很少发生，但是通过循环等待可以杜绝这一情况的发生。

赞 (0)

相关推荐

  • 基于Java多线程notify与notifyall的区别分析

    当一个线程进入wait之后,就必须等其他线程notify/notifyall,使用notifyall,可以唤醒所有处于wait状态的线程,使其重新进入锁的争夺队列中,而notify只能唤醒一个.注意,任何时候只有一个线程可以获得锁,也就是说只有一个线程可以运行synchronized 中的代码,notifyall只是让处于wait的线程重新拥有锁的争夺权,但是只会有一个获得锁并执行. 那么notify和notifyall在效果上又什么实质区别呢?主要的效果区别是notify用得不好容易导致死锁,

  • java多线程之wait(),notify(),notifyAll()的详解分析

    wait(),notify(),notifyAll()不属于Thread类,而是属于Object基础类,也就是说每个对象都有wait(),notify(),notifyAll()的功能.因为每个对象都有锁,锁是每个对象的基础,当然操作锁的方法也是最基础了. wait导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或被其他线程中断.wait只能由持有对像锁的线程来调用. notify唤醒在此对象监视器上等待的单个线程.如果所有线程都在此对象上等

  • Java notify和notifyAll的区别和相同

    经常在往上逛,关于在java中notify和notifyAll,经常有人有以下的说法: notify只会通知一个在等待的对象,而notifyAll会通知所有在等待的对象,并且所有对象都会继续运行 并且,好像都有例子可以证明.上面的说法,可以说对,也可以说不对.究其原因,在于其中有一点很关键,官方的说法如下所示: wait,notify,notifyAll: 此方法只应由作为此对象监视器的所有者的线程来调用.通过以下三种方法之一,线程可以成为此对象监视器的所有者 : 通过执行此对象的同步实例方法.

  • Java的wait(), notify()和notifyAll()使用心得

    wait(),notify()和notifyAll()都是java.lang.Object的方法:wait(): Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify() method or the notifyAll() method for this object.notify(): Wakes up a single thread that is waiting on this object's

  • 详细分析java线程wait和notify

    wait()和notify()是直接隶属于Object类,也就是说,所有对象都拥有这一对方法.初看起来这十分 不可思议,但是实际上却是很自然的,因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁,而锁是任何对象都具有的,调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞,并且该对象上的锁被释放.而调用任意对象的notify()方法则导致因调用该对象的wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞(但要等到获得锁后才真正可执行). 其次,wait()和notify()可在任何位置调用,但是这一对方法却必须在

  • 详解Java程序并发的Wait-Notify机制

    Wait-Notify场景 典型的Wait-Notify场景一般与以下两个内容相关: 1. 状态变量(State Variable) 当线程需要wait的时候,总是因为一些条件得不到满足导致的.例如往队列里填充数据,当队列元素已经满时,线程就需要wait停止运行.当队列元素有空缺时,再继续自己的执行. 2. 条件断言(Condition Predicate) 当线程确定是否进入wait或者是从notify醒来的时候是否继续往下执行,大部分都要测试状态条件是否满足.例如,往队列里添加元素,队列已满

  • 详解Java高并发编程之AtomicReference

    详解Java高并发编程之AtomicReference

    目录 一.AtomicReference 基本使用 1.1.使用 synchronized 保证线程安全性 二.了解 AtomicReference 2.1.使用 AtomicReference 保证线程安全性 2.2.AtomicReference 源码解析 2.2.1.get and set 2.2.2.lazySet 方法 2.2.3.getAndSet 方法 2.2.4.compareAndSet 方法 2.2.5.weakCompareAndSet 方法 一.AtomicReferen

  • 详解Java类加载器与双亲委派机制

    详解Java类加载器与双亲委派机制

    目录 引子 了解.class文件 类加载的过程 类加载器 与 双亲委派机制 ClassLoader 自定义类加载器 编写一个自定义的类加载器 为什么我们这边要打破双亲委派机制 自定义类加载器时,如何打破双亲委派机制 SPI机制 与 线程上下文类加载器 JDBC Tomcat SpringBoot Starter 尾语 引子 大家想必都有过平时开发springboot 项目的时候稍微改动一点代码,就得重启,就很烦 网上一般介绍 2种方式 spring-boot-devtools,或者通过JRebe

  • 详解Java程序启动时-D指定参数是什么

    目录 参数设置 参数获取 测试类 总结 参数设置 java程序启动参数 -D是用来做什么的呢? 官方解释如下: Set a system property value. If value is a string that contains spaces, you must enclose the string in double quotes: java -Dfoo="some string" SomeClass 也就是说-D是用来在启动一个java程序时设置系统属性值的. 注意: 如

  • 详解Java程序读取properties配置文件的方法

    在我们平时写程序的时候,有些参数是经常改变的,而这种改变不是我们预知的.比如说我们开发了一个操作数据库的模块,在开发的时候我们连接本地的数据库那么IP ,数据库名称,表名称,数据库主机等信息是我们本地的,要使得这个操作数据的模块具有通用性,那么以上信息就不能写死在程序里.通常我们的做法是用配置文件来解决. 各种语言都有自己所支持的配置文件类型.比如Python ,他支持.ini 文件.因为他内部有一个ConfigParser 类来支持.ini 文件的读写,根据该类提供的方法程序员可以自由的来操作

  • 详解Java多线程与并发

    详解Java多线程与并发

    一.进程与线程 进程:是代码在数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位. 线程:是进程的一个执行路径,一个进程中至少有一个线程,进程中的多个线程共享进程的 资源. 虽然系统是把资源分给进程,但是CPU很特殊,是被分配到线程的,所以线程是CPU分配的基本单位. 二者关系: 一个进程中有多个线程,多个线程共享进程的堆和方法区资源,但是每个线程有自己的程序计数器和栈区域. 程序计数器:是一块内存区域,用来记录线程当前要执行的指令地址 . 栈:用于存储该线程的局部变量,这些局部变量是

  • 详解Java并发编程基础之volatile

    详解Java并发编程基础之volatile

    目录 一.volatile的定义和实现原理 1.Java并发模型采用的方式 2.volatile的定义 3.volatile的底层实现原理 二.volatile的内存语义 1.volatile的特性 2.volatile写-读建立的happens-before关系 3.volatile的写/读内存语义 三.volatile内存语义的实现 1.volatile重排序规则 2.内存屏障 3.内存屏障示例 四.volatile与死循环问题 五.volatile对于复合操作非原子性问题 一.volati

  • 详解Java编写并运行spark应用程序的方法

    我们首先提出这样一个简单的需求: 现在要分析某网站的访问日志信息,统计来自不同IP的用户访问的次数,从而通过Geo信息来获得来访用户所在国家地区分布状况.这里我拿我网站的日志记录行示例,如下所示: 121.205.198.92 - - [21/Feb/2014:00:00:07 +0800] "GET /archives/417.html HTTP/1.1" 200 11465 "http://shiyanjun.cn/archives/417.html/" &qu

  • Java程序执行过程及内存机制详解

    Java程序执行过程及内存机制详解

    本讲将介绍Java代码是如何一步步运行起来的,其中涉及的编译器,类加载器,字节码校验器,解释器和JIT编译器在整个过程中是发挥着怎样的作用.此外还会介绍Java程序所占用的内存是被如何管理的:堆.栈和方法区都各自负责存储哪些内容.最后用一小块代码示例来帮助理解Java程序运行时内存的变化. Java程序执行过程 步骤 1: 写源代码,源代码将以.java的文件格式保存在电脑硬盘中. 步骤 2: 编译器(compiler)检查是否存在编译期错误(例如缺少分号,关键字拼写错误等).若通过检测,编译器

  • 详解Java并发编程之原子类

    目录 原子数组 AtomicIntegerArray 原子更新器 AtomicIntegerFieldUpdater 原子累加器 LongAdder 原子数组 原子数组有AtomicIntegerArray.AtomicLongArray.AtomicReferenceArray,主要是用来对数组中的某个元素进行原子操作.三个类的方法基本类似,这里只介绍一下AtomicIntegerArray的方法. AtomicIntegerArray 两个构造方法,第一个构造方法传入数组长度初始化一个所有值

随机推荐