線程基本通訊機制--wait和notify

時間 2020-12-21

標籤 java ide 測試 this 線程設計 code 對象 blog 隊列欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

1、線程基本通訊機制

1 wait和notify的用法

wait和notify是Java最基本的線程間通訊機制，體現了線程的交互，用於信息的傳遞。例如在生產者消費者模式中，利用阻塞和喚醒使不一樣線程之間配合實現業務邏輯。java

阻塞階段--wait，調用對象的wait方法，線程進入WAITING狀態，阻塞掛起，釋放鎖。
wait阻塞後，直到下面狀況之一發生時，線程纔會被喚醒。ide

其餘線程調用該對象的notify/notifyAll方法。
帶有超時參數的wait方法，發生超時。若是參數是0，則永久等待。
調用線程中斷interrupt()。線程在waiting狀態，會自動響應中斷，拋出中斷異常。

喚醒階段 --notify/notifyAll測試

notify：隨機喚醒一個線程
notifyAll：喚醒全部線程

2 wait和notify性質

使用前須要擁有鎖（monitor鎖）
屬於Object類，底層是final native方法，屬於JVM層代碼。
wait和notify是最基本的線程通訊機制
同時擁有多把鎖，須要注意鎖的釋放順序

synchronized(this) { 
    while(條件）{
       wait();     
    }
}

若是wait方法沒有修飾，表示當前對象this
即便沒有調用喚醒方法，線程仍有可能從掛起狀態變爲可運行狀態（虛假喚醒）。爲防患於未然，常見是不斷測試該線程被喚醒的條件是否被知足，不知足則繼續等待。

synchronized (resourceA) {
    synchronized (resourceB) {
        try {
            resourceA.wait(); // 只釋放resourceA鎖
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意點：調用某個對象的notify，只能喚醒與該對象對應的線程。調用wait也只釋放當前的那把鎖。this

3 wait原理

EntrySet：入口集；WaitSet：等待集；The owner：線程擁有鎖。’
鎖的運行原理：開始線程在入口集和等待集競爭鎖【1】，此時線程A獲取到了鎖【2】，入口集和等待集中的線程進入BLOCKED。此時A能夠正常運行完釋放鎖【6】，也能夠調用wait釋放鎖進入等待集【3】。等待集線程被喚醒【4】後，進入另外一個等待集，與入口集的線程一塊兒競爭鎖【5】。線程

2、常見問題

1 wait和notify實現生產者消費者模式

生產者消費者模式能夠解耦生產者和消費者，使二者更好地配合。
設計

// 生產和消費100個產品
public class ProducerConsumerModelByWaitAndNotify {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立倉庫
        Storage storage = new Storage();
        // 建立生產者消費者線程
        Thread producer = new Thread(new ProducerTask(storage));
        Thread consumer = new Thread(new ConsumerTask(storage));
        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

class ProducerTask implements Runnable {
    private Storage storage;

    public ProducerTask(Storage storage) {
        this.storage = storage;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 生產100個產品
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            storage.put();
        }
    }
}

class ConsumerTask implements Runnable {
    private Storage storage;

    public ConsumerTask(Storage storage) {
        this.storage = storage;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            storage.take();
        }
    }
}

class Storage {
    private int maxSize;
    private Queue<Date> storage;

    public Storage() {
        this.maxSize = 10; // 隊列最大是10
        this.storage = new LinkedList<>();
    }

    /**
     * wait和notify須要首先獲取到鎖，所以須要使用synchronized方法或者同步代碼塊
     */
    public synchronized void put() {
        // 倉庫已滿，沒法生產更多產品，讓出鎖
        while (storage.size() == maxSize) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        storage.add(new Date());
        System.out.println("生產者生產產品，此時倉庫產品數：" + storage.size());
        // 通知消費者消費
        notify();
    }

    public synchronized void take() {
        // 倉庫爲空，沒法獲取到產品，線程讓出鎖
        while (storage.size() == 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        storage.poll();
        System.out.println("消費者消費產品，此時倉庫產品數：" + storage.size());
        // 通知生產者生產
        notify();
    }
}