Java 同步方式 (2) —— wait和notify/notifyall
Java 同步方式 (2) —— wait和notify/notifyall
Java 中除了关键字 synchronized 能够实现线程同步外，还可以使用 wait 和 notify/notify 实现同步。
wait 方法是使拥有当前对象（object）的线程（thread）放弃锁(release lock)，进入睡眠状态
notify 通知该对象（object）因上面调用wait而等待的某一进程重新唤醒启动
notifyAll 通知在对象（object）上因调用wait而等待的所有进程启动，这些进程根据优先级顺序执行
一个线程在其生命周期内总是处于某种状态：
- 创建： 当一个线程对象被声明并创建后，它处于“创建”状态；
- 就绪：线程对象调用 start() 方法后，将进入“就绪”状态，处于“就绪”状态的线程不是立即执行，而是进入就绪队列，等待CPU；
- 运行：当就绪队列中具有最高优先级的就绪线程被调度并获得CPU时，便进入“运行”状态，执行 run() 方法，run 方法中定义了线程的操作和功能；
- 非运行：处于“运行”状态的线程可能因为某些原因 (例如人为挂起)进入“非运行”状态，让出CPU并临时中止自己的执行；
- 停止：线程完成了它的全部工作或调用 stop() 方法强制中止线程，线程就进入“停止”状态。
wait 与 sleep 区别
wait | sleep | |
|---|---|---|
归属类 | 属于Object类（java.lang.Object） | 属于Thread类（java.lang.Thread），静态方法 |
释放锁 | 释放了锁，其它线程同步块或方法 | 没有释放锁，不出让系统资源（如cpu） |
中断唤醒 | wait一般不会加时间限制，而是判断是否满足符合条件；如果符合条件，则notify/notifyall唤醒 | sleep(milliseconds)后自动唤醒，如果时间不到可用interrupt()强制中断 |
适用范围 | 同步方法或同步块使用（synchronized） | 任何地方都可使用（main、thread线程） |
捕获异常 | 必须捕获异常（try/catch） | 不需要捕获异常 |
wait - sleep 示例（区别）
package com.homer.thread;
public class waitsleep {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo th = new ThreadDemo();
th.start();
System.out.println("thread is starting...");
synchronized (th) {
try {
System.out.println("Waiting for th to complete...");
// th.wait(1000); // 等待1秒后，立刻执行
th.wait(); // 线程等待，notify唤醒后执行
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Total is : " + th.total); // 线程唤醒后，执行
}
}
}
class ThreadDemo extends Thread {
int total;
@Override
public void run(){
try {
Thread.sleep(2000); // 睡眠2秒
synchronized(this){
System.out.println("Thread is running...");
for(int i=0; i<10; i++) {
total += i;
System.out.println("i = " + i + "; total = " + total);
if(i==5) {
System.out.println("i = 5 sleep(3000)");
Thread.sleep(3000); // i = 5时，睡眠3秒
}
}
this.notify();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}运行结果：
thread is starting... Waiting for th to complete... Thread is running... i = 0; total = 0 i = 1; total = 1 i = 2; total = 3 i = 3; total = 6 i = 4; total = 10 i = 5; total = 15 i = 5 sleep(3000) i = 6; total = 21 i = 7; total = 28 i = 8; total = 36 i = 9; total = 45 Total is : 45
================================
wait - notify 示例（生产者 - 消费者）
package com.homer.thread;
public class waitnotify {
public static void main(String[] args) {
Q q = new Q();
new Producer(q);
new Consumer(q);
}
}
class Producer implements Runnable {
Q q = null;
public Producer(Q q) {
this.q = q;
(new Thread(this, "Producer")).start();
}
@Override
public void run() {
int i = 0;
while(i<5) {
q.put(i++);
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
Q q = null;
public Consumer(Q q) {
this.q = q;
(new Thread(this, "Consumer")).start();
}
@Override
public void run() {
while(q.get()<5){
}
}
}
class Q {
int n;
boolean valueSet = false;
public synchronized int get() {
if(!valueSet) { // if valueSet == false,wait else try to got value
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("Get n : " + n);
valueSet = false;
notify();
return n;
}
public synchronized void put(int n) {
if(valueSet) { // if valueSet == true,already have value so wait fetch,else put
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.n = n;
System.out.println("Put n : " + n);
valueSet = true;
notify();
}
}运行结果：
Put n : 0 Get n : 0 Put n : 1 Get n : 1 Put n : 2 Get n : 2 Put n : 3 Get n : 3 Put n : 4 Get n : 4
首先两个线程启动，他们的执行占用CPU多少随机，但是这里因为加了一个锁的Boolean型变量，而控制了put与set.
首先：创建了一个对象Q，创建了一个Producer，一个Consumer，这两个对象在构造方法中启动了线程. 第一步： 对于Producer来说，会首先去调用put方法，因为valueSet是默认值是false，所以在Q的put方法不执行wait 而是执行 this.n = n 赋值操作，执行完毕后设置为valueSet = true 对于Consumer来说，会首先去调用get方法，因为valueSet是默认值是false，所以该线程会执行wait（等待valueSet 赋值状态为true） 第二步： 对于Producer来说，因为valueSet已经变成true，所以会wat. 对于Consumer来说，因为valueSet已经变成true，所以会执行下面的code(get value)，然后设置valueSet为false. 第三步： Producer执行put方法，因为valueSet为false Consumer等待（重复第一步） 依次类推，方法执行... 这里关键是加了一个共享的变量 valueSet 来判是该取值get，还是put值。当然有了wait跟notify才使它成为了可以实现的。 但是不管怎样，wait是使目前控制该对象（Q的对象q）的线程wait（等待），notify是使前面在该对象上面wait的方法继续执行.