Java 中的等待喚醒機制透徹講解

線程的狀態

首先了解一下什麼是線程的狀態，線程狀態就是當線程被建立（new），而且啓動（start）後，它不是一啓動就進入了執行狀態（run），也不是一直都處於執行狀態。

這裏說一下Java 的Thread類裏面有一個State方法，這個方法裏面涵蓋了6種線程的狀態，以下：

public enum State {
    // 還沒有啓動的線程的線程狀態。
    NEW,

    // 可運行線程的線程狀態。
    RUNNABLE,

    // 線程的線程狀態被阻塞，等待監視器鎖定。
    BLOCKED,

    // 等待線程的線程狀態。
    WAITING,

    // 具備指定等待時間的等待線程的線程狀態。
    TIMED_WAITING,

    // 終止線程的線程狀態。
    TERMINATED;
}

 

致使這六種線程狀態發生的條件

New -- 新建

線程剛被建立，不過尚未被啓動（尚未調用start方法）

 

Runnable -- 可運行

處於可運行狀態的線程正在Java虛擬機中執行，可是它可能正在等待來自操做系統（例如處理器）的其餘資源。

 

Blocked -- 鎖阻塞

當一個線程想獲取一個對象鎖，不過該對象鎖被其它的線程持有時，該線程就會進入鎖阻塞狀態；當該線程持有鎖的時候，該線程將會變成可運行的狀態。

 

Waiting -- 無限等待

當一個線程在等待另外一個線程執行一個（喚醒）動做時，該線程就會進入無限等待狀態。進入這個狀態後是不能自動喚醒的，要等待另外一個線程調用notify()方法，或notifyall()方法纔可以被喚醒。

 

Timed_Waiting -- 計時等待

相似於無限等待狀態，有幾個方法有超時參數，如：Thread.sleep、Object.wait方法。調用這些方法，進入計時等待狀態。計時等待狀態將會一直保持到超時期滿或者接收到喚醒通知。

 

terminated--被終止

一、由於run方法的正常退出而死亡。
二、由於沒有捕獲的異常，終止了run方法而死亡。

 

等待喚醒案例切入

顧客要去飯店吃飯，自助下單，說明要吃什麼，數量是多少。下完單之後，顧客就等待該飯店廚師作飯菜，也就是Waiting狀態（無限等待狀態）。

廚師收到下單信息，開始作飯菜，作好飯菜，把飯菜遞到顧客桌面上，顧客看到飯菜已經來了（notify方法），就能夠開吃了（等待喚醒機制）。

 

Java代碼實現（線程之間的通訊）

分析

建立一個顧客線程：下單，告知廚師要什麼菜，菜的數量，調用wait方法，放棄CPU的執行，進入到無限等待狀態（Waiting）

建立一個廚師線程：看到下單，花了3秒鐘作飯菜，作好以後，調用notify方法，喚醒顧客吃飯了。

注意

顧客線程和廚師線程，必須使用同步代碼塊包裹起來，保證等待和喚醒只能有一個在執行。

同步使用的鎖對象必須保證惟一。

只有鎖對象纔可以調用Object.wait方法和Object.notify方法。

代碼

public class Demo01WaitNotify {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立鎖對象（要保證鎖惟一）
        Object object = new Object();

        // 建立一個顧客線程
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                // 使用同步代碼塊包裹起來，保證等待和喚醒只能有一個在執行。
                synchronized (object) {
                    // 顧客下單
                    System.out.println("我要一個西虹市炒番茄，一個馬鈴薯炒土豆，兩碗米飯");
                    // 調用wait方法，放棄CPU的執行，進入到無限等待狀態（Waiting）
                    try {
                        object.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 喚醒以後（飯菜上來後），吃飯！！！真香。
                    System.out.println("我就是餓死，從這裏跳下去，也不會吃大家一口飯。。。真香！！！！");
                }
            }
        }.start();

        // 建立一個廚師線程
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                // 廚師收到下單請求，花三秒鐘把飯菜作好
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 使用同步代碼塊包裹起來，保證等待和喚醒只能有一個在執行。
                synchronized (object) {
                    System.out.println("個人飯菜三秒鐘作好了，你食唔食哦？");
                    // 作好以後，調用notify方法，喚醒顧客吃飯了。
                    object.notify();
                }
            }
        }.start();
    }
}

控制檯輸出：
我要一個西虹市炒番茄，一個馬鈴薯炒土豆，兩碗米飯
個人飯菜三秒鐘作好了，你食唔食哦？
我就是餓死，從這裏跳下去，也不會吃大家一口飯。。。真香！！！！

 

上面的代碼，存在線程間的通訊，那什麼又是線程間的通訊呢？簡單的說，就是多個線程在處理同一個資源，可是處理的動做（線程的任務）卻不一樣。如上，廚師線程作飯菜，顧客線程吃飯菜。那爲何要進行線程間的通訊呢？多個線程併發執行的時候，在默認狀況下CPU是隨機切換線程的，當咱們須要多個線程來共同完成一件任務，而且但願它們有規律的執行的時候，那麼多線程就之間就須要一些協調通訊，來達到多線程共同操做一份數據。

 

對代碼中通訊的理解：

對又沒有飯菜進行判斷——

一、沒有飯菜（False）。

二、顧客下單。

三、廚師作飯菜。

四、顧客線程等待。

五、廚師作好飯菜

六、修改飯菜的狀態（True）

七、有飯菜，廚師線程提醒顧客線程吃飯菜。

八、廚師線程等待

九、吃完飯菜，修改飯菜的狀態（False）

這就是顧客線程與廚師線程之間的通訊。以此類推，其它Java程序中多線程的通訊也是一樣的道理。