JAVA多线程之wait/notify

2021-07-08 11:23:02

本文主要学习JAVA多线程中的 wait()方法与 notify()/notifyAll()方法的用法。

①wait() 与 notify/notifyAll 方法必须在同步代码块中使用

②wait() 与 notify/notifyAll() 的执行过程

③中断调用wait()方法进入等待队列的线程

④notify 通知的顺序不能错

⑤多线程中测试某个条件的变化用 if 还是用 while？

①wait() 与 notify/notifyAll 方法必须在同步代码块中使用

wait() 与 notify/notifyAll() 是Object类的方法，在执行两个方法时，要先获得锁。那么怎么获得锁呢？

在这篇：JAVA多线程之Synchronized关键字--对象锁的特点文章中介绍了使用synchronized关键字获得锁。因此，wait() 与 notify/notifyAll() 经常与synchronized搭配使用，即在synchronized修饰的同步代码块或方法里面调用wait() 与 notify/notifyAll()方法。

②wait() 与 notify/notifyAll() 的执行过程

由于 wait() 与 notify/notifyAll() 是放在同步代码块中的，因此线程在执行它们时，肯定是进入了临界区中的，即该线程肯定是获得了锁的。

当线程执行wait()时，会把当前的锁释放，然后让出CPU，进入等待状态。

当执行notify/notifyAll方法时，会唤醒一个处于等待该对象锁的线程，然后继续往下执行，直到执行完退出对象锁锁住的区域（synchronized修饰的代码块）后再释放锁。

从这里可以看出，notify/notifyAll()执行后，并不立即释放锁，而是要等到执行完临界区中代码后，再释放。故，在实际编程中，我们应该尽量在线程调用notify/notifyAll()后，立即退出临界区。即不要在notify/notifyAll()后面再写一些耗时的代码。示例如下：

 1 public class Service {
 2 
 3     public void testMethod(Object lock) {
 4         try {
 5             synchronized (lock) {
 6                 System.out.println("begin wait() ThreadName="
 7                         + Thread.currentThread().getName());
 8                 lock.wait();
 9                 System.out.println("  end wait() ThreadName="
10                         + Thread.currentThread().getName());
11             }
12         } catch (InterruptedException e) {
13             e.printStackTrace();
14         }
15     }
16 
17     public void synNotifyMethod(Object lock) {
18         try {
19             synchronized (lock) {
20                 System.out.println("begin notify() ThreadName="
21                         + Thread.currentThread().getName() + " time="
22                         + System.currentTimeMillis());
23                 lock.notify();
24                 Thread.sleep(5000);
25                 System.out.println("  end notify() ThreadName="
26                         + Thread.currentThread().getName() + " time="
27                         + System.currentTimeMillis());
28             }
29         } catch (InterruptedException e) {
30             e.printStackTrace();
31         }
32     }
33 }

在第3行的testMethod()中调用 wait()，在第17行的synNotifyMethod()中调用notify()

从上面的代码可以看出，wait() 与 notify/notifyAll()都是放在同步代码块中才能够执行的。如果在执行wait() 与 notify/notifyAll() 之前没有获得相应的对象锁，就会抛出：java.lang.IllegalMonitorStateException异常。

在第8行，当ThreadA线程执行lock.wait();这条语句时，释放获得的对象锁lock，并放弃CPU，进入等待队列。

当另一个线程执行第23行lock.notify();，会唤醒ThreadA，但是此时它并不立即释放锁，接下来它睡眠了5秒钟(sleep()是不释放锁的，事实上sleep()也可以不在同步代码块中调用)，直到第28行，退出synchronized修饰的临界区时，才会把锁释放。这时，ThreadA就有机会获得另一个线程释放的锁，并从等待的地方起（第9行）起开始执行。

接下来是两个线程类，线程类ThreadA调用testMethod()方法执行lock.wait();时被挂起，另一个线程类synNotifyMethodThread调用synNotifyMethod()负责唤醒挂起的线程。代码如下：

 1 public class ThreadA extends Thread {
 2     private Object lock;
 3 
 4     public ThreadA(Object lock) {
 5         super();
 6         this.lock = lock;
 7     }
 8 
 9     @Override
10     public void run() {
11         Service service = new Service();
12         service.testMethod(lock);
13     }
14 }
15 
16 public class SynNotifyMethodThread extends Thread {
17     private Object lock;
18 
19     public SynNotifyMethodThread(Object lock) {
20         super();
21         this.lock = lock;
22     }
23 
24     @Override
25     public void run() {
26         Service service = new Service();
27         service.synNotifyMethod(lock);
28     }
29 }

再接下来是测试类：

 1 public class Test {
 2 
 3     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 4 
 5         Object lock = new Object();
 6 
 7         ThreadA a = new ThreadA(lock);
 8         a.start();
 9 
10         //NotifyThread notifyThread = new NotifyThread(lock);
11        // notifyThread.start();
12 
13         SynNotifyMethodThread c = new SynNotifyMethodThread(lock);
14         c.start();
15     }
16 }

③中断调用wait()方法进入等待队列的线程

示例代码如下：

 1 public class Service {
 2 
 3     public void testMethod(Object lock) {
 4         try {
 5             synchronized (lock) {
 6                 System.out.println("begin wait()");
 7                 lock.wait();
 8                 System.out.println("  end wait()");
 9             }
10         } catch (InterruptedException e) {
11             e.printStackTrace();
12             System.out.println("出现异常");
13         }
14     }
15 }
16 
17 public class ThreadA extends Thread {
18 
19     private Object lock;
20 
21     public ThreadA(Object lock) {
22         super();
23         this.lock = lock;
24     }
25 
26     @Override
27     public void run() {
28         Service service = new Service();
29         service.testMethod(lock);
30     }
31 }

注意，在第23行wait()方法是Object类的对象lock调用的。而下面的interrupt()方法是ThreadA类的对象调用的。在ThreadA里面，将Object的对象作为参数传给了testMethod()方法，ThreadA的run()方法去调用testMethod()，从而wait()使ThreadA的线程暂停了（暂停当前执行wait()的线程）。从这里可以看出一个区别：

Object类中与线程有关的方法：

1)notify/notifyAll

2)wait()/wait(long)

java.lang.Thread中与之相关的方法：

1)interrupt()

2)sleep()/sleep(long)

3)join()/suspend()/resume()....

测试类代码如下：

 1 public class Test {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4 
 5         try {
 6             Object lock = new Object();
 7 
 8             ThreadA a = new ThreadA(lock);
 9             a.start();
10 
11             Thread.sleep(5000);
12 
13             a.interrupt();
14         } catch (InterruptedException e) {
15             e.printStackTrace();
16         }
17     }
18 }

当执行第13行的interrupt()时，处于wait中的线程“立即”被唤醒（一般是立即响应中断请求），并抛出异常。此时，线程也就结束了。

④notify 通知的顺序不能错

假设在线程A中执行wait()，在线程B中执行notify()。但如果线程B先执行了notify()然后结束了，线程A才去执行wait()，那此时，线程A将无法被正常唤醒了（还可以通过③中提到的interrupt()方法以抛出异常的方式唤醒^~^）。

这篇文章： JAVA多线程之线程间的通信方式中的第③点提到了notify通知顺序出错会导致调用wait()进入等待队列的线程再也无法被唤醒了。

⑤多线程中测试某个条件的变化用 if 还是用 while？

以前一直不明白当在线程的run()方法中需要测试某个条件时，为什么用while，而不用if???直到看到了这个简单的例子，终于明白了。。。。

这个例子是这样的：

有两个线程从List中删除数据，而只有一个线程向List中添加数据。初始时，List为空，只有往List中添加了数据之后，才能删除List中的数据。添加数据的线程向List添加完数据后，调用notifyAll()，唤醒了两个删除线程，但是它只添加了一个数据，而现在有两个唤醒的删除线程，这时怎么办？?

如果用 if 测试List中的数据的个数，则会出现IndexOutofBoundException，越界异常。原因是，List中只有一个数据，第一个删除线程把数据删除后，第二个线程再去执行删除操作时，删除失败，从而抛出 IndexOutofBoundException。

但是如果用while 测试List中数据的个数，则不会出现越界异常！！！神奇。

当wait等待的条件发生变化时，会造成程序的逻辑混乱---即，List中没有数据了，再还是有线程去执行删除数据的操作。因此，需要用while循环来判断条件的变化，而不是用if。

示例如下：Add类，负责添加数据：

public class Add {

    private String lock;
    public Add(String lock) {
        super();
        this.lock = lock;
    }

    public void add() {
        synchronized (lock) {
            ValueObject.list.add("anyString");
            lock.notifyAll();
        }
    }
}


public class ThreadAdd extends Thread {


    private Add p;


    public ThreadAdd(Add p) {

        super();

        this.p = p;

    }


    @Override

    public void run() {

        p.add();

    }

}

Subtract类，负责删除数据----先要进行条件判断，然后执行wait()，这意味着：wait等待的条件可能发生变化！！！

public class Subtract {

    private String lock;

    public Subtract(String lock) {
        super();
        this.lock = lock;
    }

    public void subtract() {
        try {
            synchronized (lock) {
                if(ValueObject.list.size() == 0) {//将这里的if改成while即可保证不出现越界异常!!!!
                    System.out.println("wait begin ThreadName="
                            + Thread.currentThread().getName());
                    lock.wait();
                    System.out.println("wait   end ThreadName="
                            + Thread.currentThread().getName());
                }
                ValueObject.list.remove(0);
                System.out.println("list size=" + ValueObject.list.size());
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


public class ThreadSubtract extends Thread {


    private Subtract r;


    public ThreadSubtract(Subtract r) {

        super();

        this.r = r;

    }


    @Override

    public void run() {

        r.subtract();

    }

}

封装的List队列：

public class ValueObject {

    public static List list = new ArrayList();

}

测试类：

public class Run {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        String lock = new String("");

        Add add = new Add(lock);
        Subtract subtract = new Subtract(lock);

        ThreadSubtract subtract1Thread = new ThreadSubtract(subtract);
        subtract1Thread.setName("subtract1Thread");
        subtract1Thread.start();

        ThreadSubtract subtract2Thread = new ThreadSubtract(subtract);
        subtract2Thread.setName("subtract2Thread");
        subtract2Thread.start();

        Thread.sleep(1000);

        ThreadAdd addThread = new ThreadAdd(add);
        addThread.setName("addThread");
        addThread.start();

    }
}

参考：《JAVA多线程核心技术》

本文转自hapjin博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/hapjin/p/5492645.html，如需转载请自行联系原作者

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