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Java中的wait()和notify()方法:实现线程间的协作与通信

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疯狂的KK
发布2024-02-21 09:57:11
2040
发布2024-02-21 09:57:11
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文章被收录于专栏:Java项目实战Java项目实战

摘要:

在Java多线程编程中,wait()和notify()是常见的方法,用于实现线程间的协作与通信。本文将介绍wait()和notify()方法的作用、使用场景以及底层调用机制,并通过代码示例演示其具体用法。希望通过本文的分享,读者能够深入理解wait()和notify()方法的原理和使用方式,并在实际开发中正确运用。

1. 引言

在多线程编程中,线程间的协作与通信是非常重要的。Java提供了一些内置的方法,如wait()和notify(),可以帮助开发者实现线程的等待和唤醒操作,从而实现线程间的协作与通信。本文将深入探讨wait()和notify()方法,在介绍其作用和使用场景的基础上,分析底层的调用机制。

2. wait()和notify()方法的作用和使用场景

wait()和notify()方法是定义在Object类中的,用于实现线程间的协作与通信。它们必须在同步代码块或同步方法中使用,并且与synchronized关键字配合使用。

wait()方法的作用是使当前线程进入等待状态,直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒它。通过调用wait()方法,线程会释放对象的锁,进入等待队列,直到其他线程调用notify()方法将其唤醒。

notify()方法的作用是唤醒一个正在等待的线程,使其从wait()方法中返回。注意,notify()方法只会唤醒等待队列中的一个线程,具体唤醒哪个线程是不确定的,而notifyAll()方法会唤醒等待队列中的所有线程。

wait()和notify()方法通常搭配使用的场景包括:

  • 生产者-消费者模式:生产者线程生产数据后,调用notify()方法唤醒消费者线程进行消费;消费者线程消费数据后,调用notify()方法唤醒生产者线程进行生产。
  • 线程间的通信:当一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后再继续执行时,可以使用wait()方法进入等待状态,等待另一个线程完成后再调用notify()方法唤醒等待的线程继续执行。

3. wait()和notify()方法的底层调用机制

在Java中,wait()和notify()方法的底层调用机制是通过对象的监视器(Monitor)实现的。每个Java对象都有一个与之相关联的监视器,用于实现对象的同步和互斥。

当一个线程调用一个对象的wait()方法时,它会进入等待队列,并且释放对象的锁。此时,其他线程可以获得该对象的锁并执行相应的操作。当调用notify()方法时,等待队列中的一个线程会被唤醒,并重新竞争对象的锁。被唤醒的线程会从wait()方法返回,并继续执行。

需要注意的是,wait()和notify()方法必须在同步代码块或同步方法中使用,因为它们需要获取对象的锁来进行操作。如果在非同步的代码块中调用wait()或notify()方法,会抛出IllegalMonitorStateException异常。

详细代码示例

代码语言:java
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public class WaitNotifyExample {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = new Message();

        // 创建生产者线程
        Thread producerThread = new Thread(new Producer(message));
        // 创建消费者线程
        Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(message));

        // 启动线程
        producerThread.start();
        consumerThread.start();
    }
}

class Message {
    private String content;
    private boolean empty = true;

    // 生产者调用的方法,用于向消息对象设置内容
    public synchronized void setContent(String content) {
        while (!empty) {
            try {
                // 对象不为空,等待消费者消费
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.content = content;
        empty = false;
        notifyAll(); // 唤醒等待队列中的消费者线程
    }

    // 消费者调用的方法,用于获取消息对象的内容
    public synchronized String getContent() {
        while (empty) {
            try {
                // 对象为空,等待生产者生产
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        String message = this.content;
        empty = true;
        notifyAll(); // 唤醒等待队列中的生产者线程
        return message;
    }
}

class Producer implements Runnable {
    private Message message;

    public Producer(Message message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public void run() {
        String[] messages = {"Hello", "World", "Java"};
        for (String msg : messages) {
            message.setContent(msg);
            System.out.println("生产者生产消息:" + msg);
            try {
                Thread.sleep(1000); // 模拟生产过程
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

class Consumer implements Runnable {
    private Message message;

    public Consumer(Message message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            String msg = message.getContent();
            System.out.println("消费者消费消息:" + msg);
            try {
                Thread.sleep(1000); // 模拟消费过程
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

生产者线程使用wait()方法等待消息对象为空,当消费者线程消费完消息后,调用notifyAll()方法唤醒生产者线程进行生产。消费者线程使用wait()方法等待消息对象不为空,当生产者线程生产消息后,调用notifyAll()方法唤醒消费者线程进行消费。

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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