多線程知識梳理(4) synchronized 三部曲之等待 通知模型

1、概述

在前面兩篇文章當中，咱們介紹了synchronized的基本使用和原理，可是在使用synchronized保證數據一致性的同時，咱們但願可以讓線程之間進行一些交互邏輯，也是咱們今天要介紹的等待/通知模型，那麼就須要使用到wait/notify。

2、等待/通知相關方法

2.1 方法說明

下面，咱們先介紹等待/通知機制的相關方法，首先要說明兩點：

• 這些都是Object定義的方法
• 調用這些方法的前提條件是：該線程已經得到了Object對象所關聯的鎖，也就是說它們須要位於synchronized修飾的同步代碼塊中。

**(a) wait() ** 調用該方法的線程進入等待狀態，並釋放它所獲取的對象鎖，只有出現這兩種狀況之一，它纔會從wait方法中返回，不然將會一直處於等待狀態：

• 其它線程經過notify / notifyAll方法通知該線程，而且該線程獲取到了對象鎖
• 線程被中斷

(b) wait(long) / wait(long, int) 和wait方法相同，差異是增長一種從wait方法返回的狀況：等待的時間已經到了，而且獲取到了對象鎖。

(c) notify() 通知位於等待隊列中的第一個線程，使其從wait()方法返回，而被通知的線程的繼續執行須要等到它得到對象所爲止。 須要注意，調用notify方法後，並不會馬上釋放它所持有的對象鎖，這須要等到它執行完同步代碼塊爲止。

(d) notifyAll() 與notify()相似，可是它是通知全部在對象上等待的線程。

2.2 實現原理

經過上面的介紹，咱們能夠看到，在整個等待/通知機制當中，線程被掛起時主要有如下三種狀態：等待狀態、超時等待狀態、阻塞狀態，這些狀態都是經過synchroized所修飾的對象來實現的。

在前面咱們介紹synchronized原理的時候，曾經說過每一個對象都會和一個Monitor相關聯，其實每一個Monitor又包含有兩個隊列：等待隊列和同步隊列，其中等待隊列中存放是進入等待狀態的線程，而同步隊列中存放的是等待獲取鎖的線程。

下面，咱們經過一段簡單的僞代碼來當即兩個線程的狀態轉換過程：

synchronized public void waitThread() {
    //執行a方法.
    wait();
    //執行b方法
}

synchronized public void notifyThread() {
    //執行c方法
    notify();
    //執行d方法
}
複製代碼

咱們有AB兩個線程，咱們模擬如下的一系列行爲：

(1) A 線程執行 waitThread 方法 此時因爲對象鎖沒有被任何線程持有，所以，A線程成爲對象鎖的持有者：

(2) B 線程執行 notifyThread 方法 當 B線程執行 notifyThread方法時，因爲此時對象鎖已經被 A線程持有，所以它被加入到同步隊列中：

(3) A 線程執行 a 方法

**(4) A 線程執行 wait 方法 ** 當 A線程執行 wait方法後，它會釋放對象鎖，並加入到同步隊列當中，而 B線程則成爲對象鎖新的持有者：

(5) B 線程執行 c 方法

(6) B 線程執行 notify 方法 此時會喚醒等待隊列中 A線程，可是此時 B線程仍然持有對象鎖，所以， A線程只能被加入到同步隊列：

(7) B 線程執行 d 方法

(8) B 線程從 notifyThread 方法返回 此時 A線程從新獲取到對象鎖，所以它被從同步隊列中取出，繼續執行接下來的邏輯：

(9) A 線程執行 b 方法

(10) A 線程從 waitThread 方法中返回 當 A線程從同步方法返回以後，那麼會釋放它所持有的鎖

3、等待/通知的經典範式

對於等待/通知模型，咱們能夠總結出它的經典範式，分別針對等待方和通知方。

3.1 等待方

等待方遵循以下的原則：

• 獲取對象的鎖
• 若是條件不知足，那麼調用對象的wait方法，被通知後仍然須要檢查條件
• 條件知足則繼續執行對應的邏輯

對應的僞代碼爲：

synchronized( 對象 ) {
    while( 條件不知足 ) {
        對象.wait();
    }
    對應的處理邏輯
}
複製代碼

3.2 通知方

通知方遵循以下的原則：

• 得到對象的鎖
• 改變條件
• 通知全部等待在對象上的線程

synchronized( 對象 ) {
    改變條件;
    對象.notifyAll();
}
複製代碼