Java線程間通訊之wait/notify

　　Java中的wait/notify/notifyAll可用來實現線程間通訊，是Object類的方法，這三個方法都是native方法，是平臺相關的，經常使用來實現生產者/消費者模式。先來咱們來看下相關定義：

　　　　wait() :調用該方法的線程進入WATTING狀態，只有等待另外線程的通知或中斷纔會返回，調用wait()方法後，會釋放對象的鎖。

　　　　wait(long):超時等待最多long毫秒，若是沒有通知就超時返回。

　　　　notify() : 通知一個在對象上等待的線程，使其從wait()方法返回，而返回的前提是該線程獲取到了對象的鎖。

　　　　notifyAll()：通知全部等待在該對象上的線程。

一個小例子

　　咱們來模擬個簡單的例子來講明，咱們樓下有個小小的餃子館，生意火爆，店裏有一個廚師，一個服務員，爲避免廚師每作好一份，服務員端出去一份，效率過低且浪費體力。現假設廚師每作好10份，服務員就用一個大木盤子端給客戶，天天賣夠100份就打烊收工，廚師服務員各自回家休息。

　　思考一下，要實現該功能，若是不使用等待/通知機制，那麼最直接的方式可能就是，服務員隔一段時間去廚房看看，滿10份就用盤子端出去。這種方式有兩個很大的弊病：

　　1.若是服務員去廚房看的太勤快，服務員太累了，這樣還不如每作一碗就端一碗給客人，大木盤子的做用就體現不出來了。具體表如今實現代碼層面就是：須要不斷的循環，浪費處理器資源。

　　2.若是服務員隔好久纔去廚房看一下，就沒法確保及時性了，可能廚師早都作夠10份了，服務員卻沒觀察到。

　　針對上面這個例子，使用等待/通知機制就合理的多了，廚師每作夠10份，就喊一聲「餃子好了，能夠端走啦」。服務員收到通知，就去廚房將餃子端給客人；廚師還沒作夠，即還沒收到廚師的通知，就能夠稍微休息下，但也得豎起耳朵等候廚師的通知。　

　

 1 package ConcurrentTest;
 2 
 3 import thread.BlockQueue;
 4 
 5 /**
 6  * Created by chengxiao on 2017/6/17.
 7  */
 8 public class JiaoziDemo {
 9     //建立個共享對象作監視器用
10     private static Object obj = new Object();
11     //大木盤子，一盤最多可盛10份餃子，廚師作滿10份，服務員就能夠端出去了。
12     private static Integer platter = 0;
13     //賣出的餃子總量，賣夠100份就打烊收工
14     private static Integer count = 0;
15 
16     /**
17      * 廚師
18      */
19     static class Cook implements Runnable{
20         @Override
21         public void run() {
22             while(count<100){
23                 synchronized (obj){
24                     while (platter<10){
25                         platter++;
26                     }
27                     //通知服務員餃子好了，能夠端走了
28                     obj.notify();
29                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--餃子好啦，廚師休息會兒");
30                 }
31                 try {
32                     //線程睡一會，幫助服務員線程搶到對象鎖
33                     Thread.sleep(100);
34                 } catch (InterruptedException e) {
35                     e.printStackTrace();
36                 }
37             }
38             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工，廚師回家");
39         }
40     }
41 
42     /**
43      * 服務員
44      */
45     static class Waiter implements Runnable{
46         @Override
47         public void run() {
48             while(count<100){
49                 synchronized (obj){
50                     //廚師作夠10份了，就能夠端出去了
51                     while(platter < 10){
52                         try {
53                             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--餃子還沒好，等待廚師通知...");
54                             obj.wait();
55                             BlockQueue
56                         } catch (InterruptedException e) {
57                             e.printStackTrace();
58                         }
59                     }
60                     //餃子端給客人了，盤子清空
61                     platter-=10;
62                     //又賣出去10份。
63                     count+=10;
64                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--服務員把餃子端給客人了");
65                 }
66             }
67             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工，服務員回家");
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 }

一個小例子

運行結果

cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--餃子還沒好，等待廚師通知...
cookThread--餃子好啦，廚師休息會兒
waiterThread--服務員把餃子端給客人了
waiterThread--打烊收工，服務員回家
cookThread--打烊收工，廚師回家

運行結果

 運行機制

借用《併發編程的藝術》中的一張圖來了解下wait/notify的運行機制

可能有人會對所謂監視器(monitor)，對象鎖(lock)不甚瞭解，在此簡單解釋下：

　　jvm爲每個對象和類都關聯一個鎖，鎖住了一個對象，就是得到了對象相關聯的監視器。

　　只有獲取到對象鎖，才能拿到監視器，若是獲取鎖失敗了，那麼線程就會進入阻塞隊列中；若是成功拿到對象鎖，也可使用wait()方法，在監視器上等待，此時會釋放鎖，並進入等地隊列中。

　　關於鎖和監視器的區別，園子裏有個哥們的文章寫得很詳細透徹，在此引用一下，有興趣的童鞋能夠了解一下鎖和監視器之間的區別 - Java併發

根據上面的圖咱們來理一下具體的過程

 　　1.首先，waitThread獲取對象鎖，而後調用wait()方法，此時，wait線程會放棄對象鎖，同時進入對象的等待隊列WaitQueue中;

　　 2.notifyThread線程搶佔到對象鎖，執行一些操做後，調用notify()方法，此時會將等待線程waitThread從等待隊列WaitQueue中移到同步隊列SynchronizedQueue中，waitThread由waitting狀態變爲blocked狀態。須要注意的時，notifyThread此時並不會當即釋放鎖，它繼續運行，把本身剩餘的事兒幹完以後纔會釋放鎖;

　　3.waitThread再次獲取到對象鎖，從wait()方法返回繼續執行後續的操做;

　　4.一個基於等待/通知機制的線程間通訊的過程結束。

至於notifyAll則是在第二步中將等待隊列中的全部線程移到同步隊列中去。

避免踩坑

　　在使用wait/notify/notifyAll時有一些特別留意的，在此再總結一下：

　　　　1.必定在synchronized中使用wait()/notify()/notifyAll()，也就是說必定要先獲取鎖，這個前面咱們講過，由於只有加鎖後，才能得到監視器。不然jvm也會拋出IllegalMonitorStateException異常。

　　　　2.使用wait()時，判斷線程是否進入wait狀態的條件必定要使用while而不要使用if，由於等待線程可能會被錯誤地喚醒，因此應該使用while循環在等待前等待後都檢查喚醒條件是否被知足，保證安全性。

　　　　3.notify()或notifyAll()方法調用後，線程不會當即釋放鎖。調用只會將wait中的線程從等待隊列移到同步隊列，也就是線程狀態從waitting變爲blocked;

　　　　4.從wait()方法返回的前提是線程從新得到了調用對象的鎖。

後記

　　關於wait/notify的相關內容就介紹到此，在實際使用中，要特別留意上文中提到的幾點，不過通常狀況下，咱們直接使用wait/notify/notifyAll去完成線程間通訊，生產者/消費者模型的機會很少，由於Java併發包中已經提供了不少優秀精妙的工具，像各類BlockingQueue等等，後面有機會也會詳細介紹的。

　　共勉