Java多线程中wait、notify、notifyAll使用详解
基础知识
首先我们需要知道,这几个都是Object对象的方法。换言之,Java中所有的对象都有这些方法。
public final native void notify(); public final native void notifyAll(); public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; public final void wait() throws InterruptedException { wait(0); }
其中notify()、notifyAll()、wait(long timeout)是本地方法
其次我们需要知道这几个方法主要是用来个线程之间通信的。那可能就有人会问,既然是用来线程之间通信的,那为什么这几个方法不是在线程类Thread上呢?对于这个问题,我们先来看下这几个方法的具体使用方式再来回答这个问题。
用法
Java中规定,在调用者三个方法时,当前线程必须获得对象锁。因此就得配合synchronized关键字来使用
//使用模式,不代表可运行代码 synchronized(object) { while(contidion) { object.wait(); } //object.notify(); //object.notifyAll(); }
或者
public synchronized void methodName() { while(contidion) { object.wait(); } //object.notify(); //object.notifyAll(); }
在synchronized拿到对象锁之后,synchronized代码块或者方法中,必定是会持有对象锁的,因此就可以使用wait()或者notify()。
通过上述使用方法,我们也能很好理解为什么这几个方法是在Object上而不是在Thread上。因为每个对象都可以作为synchronized锁的对象,因此wait、notify等必须和对象关联才能配合synchronized使用。
作用
方法 | 作用 |
---|---|
wait | 线程自动释放占有的对象锁,并等待notify。 |
notify | 随机唤醒一个正在wait当前对象的线程,并让被唤醒的线程拿到对象锁 |
notifyAll | 唤醒所有正在wait当前对象的线程,但是被唤醒的线程会再次去竞争对象锁。因为一次只有一个线程能拿到锁,所有其他没有拿到锁的线程会被阻塞。推荐使用。 |
1、wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法,无法被重写。
2、wait()使当前线程阻塞,前提是 必须先获得锁,一般配合synchronized 关键字使用,即,一般在synchronized 同步代码块里使用 wait()、notify/notifyAll() 方法。
3、 由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized 代码块执行,说明当前线程一定是获取了锁的。
当线程执行wait()方法时候,会释放当前的锁,然后让出CPU,进入等待状态。
只有当 notify/notifyAll() 被执行时候,才会唤醒一个或多个正处于等待状态的线程,然后继续往下执行,直到执行完synchronized 代码块的代码或是中途遇到wait() ,再次释放锁。
也就是说,notify/notifyAll() 的执行只是唤醒沉睡的线程,而不会立即释放锁,锁的释放要看代码块的具体执行情况。所以在编程中,尽量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出临界区,以唤醒其他线程
4、wait() 需要被try catch包围,中断也可以使wait等待的线程唤醒。
5、notify 和wait 的顺序不能错,如果A线程先执行notify方法,B线程在执行wait方法,那么B线程是无法被唤醒的。
6、notify 和 notifyAll的区别
notify方法只唤醒一个等待(对象的)线程并使该线程开始执行。所以如果有多个线程等待一个对象,这个方法只会唤醒其中一个线程,选择哪个线程取决于操作系统对多线程管理的实现。notifyAll 会唤醒所有等待(对象的)线程,尽管哪一个线程将会第一个处理取决于操作系统的实现。如果当前情况下有多个线程需要被唤醒,推荐使用notifyAll 方法。比如在生产者-消费者里面的使用,每次都需要唤醒所有的消费者或是生产者,以判断程序是否可以继续往下执行。
7、在多线程中要测试某个条件的变化,使用if 还是while?
要注意,notify唤醒沉睡的线程后,线程会接着上次的执行继续往下执行。所以在进行条件判断时候,可以先把 wait 语句忽略不计来进行考虑,显然,要确保程序一定要执行,并且要保证程序直到满足一定的条件再执行,要使用while来执行,以确保条件满足和一定执行。如下代码:
public class K { //状态锁 private Object lock; //条件变量 private int now,need; public void produce(int num){ //同步 synchronized (lock){ //当前有的不满足需要,进行等待 while(now < need){ try { //等待阻塞 wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("我被唤醒了!"); } // 做其他的事情 } } }
显然,只有当前值满足需要值的时候,线程才可以往下执行,所以,必须使用while 循环阻塞。注意,wait() 当被唤醒时候,只是让while循环继续往下走.如果此处用if的话,意味着if继续往下走,会跳出if语句块。但是,notifyAll 只是负责唤醒线程,并不保证条件云云,所以需要手动来保证程序的逻辑。
实际案例
接下来我们就使用wait()、notify()来实现一个生产者、消费者模式。这个也是面试过程中可能会被问到的地方。至于什么是生产者消费者模式,不明白的同学请自行百度。
首先是一些基础的代码
private static Boolean run = true;//控制是否生产和消费 private static final Integer MAX_CAPACITY = 5;//缓冲区最大数量 private static final LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();//缓冲队列
生产者代码
/** * 生产者 */ class Producter extends Thread { @Override public void run() { while (run) { synchronized (queue) { while (queue.size() >= MAX_CAPACITY * 2) { try { System.out.println("缓冲队列已满,等待消费"); queue.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } try { String string = UUID.randomUUID().toString(); queue.put(string); System.out.println("生产:" + string); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } queue.notifyAll();//通知生产者和消费者 } } } }
消费者代码
/** * 消费者 */ class Consumer extends Thread { @Override public void run() { while (run) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { try { System.out.println("队列为空,等待生产"); queue.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } try { System.out.println("消费:" + queue.take()); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } queue.notifyAll();//通知生产者和消费者 } } } }
代码说明
1、生产者和消费者都继承了线程Thread,因为wait、notify本身就是线程间通信使用
2、生产者和消费者都有两层while,外层的while是用来判断是否运行生产者和消费者。内存的while用来判断队列queue是否已满或者为空,如果满足条件,则使得当前线程变成等待状态(等待notify)。
3、内层的条件判断为什么用while不用if,原因是当线程被wait之后,会释放对象锁。当等待的线程被notify之后,必须再次尝试去获取对象锁,如果没有获取到对象锁,那还必须等待,直到拿到对象锁之后才能向后执行。
4、当生产者生产了一个数据或者消费者消费了一个数据之后,使用notifyAll()方法来通知所有等待当前对象锁的线程,但是一次只会有一个等待的线程能拿到锁。
5、我们使用queue作为锁的对象在不同线程之间进行通信
代码运行结果
队列为空,等待生产
生产:e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
生产:7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
生产:848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
生产:f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
生产:38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
消费:e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
消费:7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
消费:848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
消费:f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
消费:38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
队列为空,等待生产
生产:9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
生产:95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
消费:9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
消费:95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
队列为空,等待生产
生产:13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
生产:2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b
消费:13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
消费:2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b
由结果也可以看出来,生产和消费是无规则的,因为虽然notifyAll()通知了所有的等待线程,但是不确定那个线程中能拿到对象锁。但是也有一个很明显的问题,因为同时只有一个线程能拿到对象锁,生产者和消费者不可能同时运行。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持我们。