淺談Java線程間通信之wait/notify
Java中的wait/notify/notifyAll可用來實(shí)現(xiàn)線程間通信,是Object類的方法,這三個方法都是native方法,是平臺相關(guān)的,常用來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式。先來我們來看下相關(guān)定義:
wait() :調(diào)用該方法的線程進(jìn)入WATTING狀態(tài),只有等待另外線程的通知或中斷才會返回,調(diào)用wait()方法后,會釋放對象的鎖。
wait(long):超時等待最多l(xiāng)ong毫秒,如果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():通知所有等待在該對象上的線程。
一個小例子
我們來模擬個簡單的例子來說明,我們樓下有個小小的餃子館,生意火爆,店里有一個廚師,一個服務(wù)員,為避免廚師每做好一份,服務(wù)員端出去一份,效率太低且浪費(fèi)體力?,F(xiàn)假設(shè)廚師每做好10份,服務(wù)員就用一個大木盤子端給客戶,每天賣夠100份就打烊收工,廚師服務(wù)員各自回家休息。
思考一下,要實(shí)現(xiàn)該功能,如果不使用等待/通知機(jī)制,那么最直接的方式可能就是,服務(wù)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?。?/strong>
1.如果服務(wù)員去廚房看的太勤快,服務(wù)員太累了,這樣還不如每做一碗就端一碗給客人,大木盤子的作用就體現(xiàn)不出來了。具體表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)代碼層面就是:需要不斷的循環(huán),浪費(fèi)處理器資源。
2.如果服務(wù)員隔很久才去廚房看一下,就無法確保及時性了,可能廚師早都做夠10份了,服務(wù)員卻沒觀察到。
針對上面這個例子,使用等待/通知機(jī)制就合理的多了,廚師每做夠10份,就喊一聲“餃子好了,可以端走啦”。服務(wù)員收到通知,就去廚房將餃子端給客人;廚師還沒做夠,即還沒收到廚師的通知,就可以稍微休息下,但也得豎起耳朵等候廚師的通知?!?/p>
package ConcurrentTest; import thread.BlockQueue; /** * Created by chengxiao on 2017/6/17. */ public class JiaoziDemo { //創(chuàng)建個共享對象做監(jiān)視器用 private static Object obj = new Object(); //大木盤子,一盤最多可盛10份餃子,廚師做滿10份,服務(wù)員就可以端出去了。 private static Integer platter = 0; //賣出的餃子總量,賣夠100份就打烊收工 private static Integer count = 0; /** * 廚師 */ static class Cook implements Runnable{ @Override public void run() { while(count<100){ synchronized (obj){ while (platter<10){ platter++; } //通知服務(wù)員餃子好了,可以端走了 obj.notify(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--餃子好啦,廚師休息會兒"); } try { //線程睡一會,幫助服務(wù)員線程搶到對象鎖 Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工,廚師回家"); } } /** * 服務(wù)員 */ static class Waiter implements Runnable{ @Override public void run() { while(count<100){ synchronized (obj){ //廚師做夠10份了,就可以端出去了 while(platter < 10){ try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--餃子還沒好,等待廚師通知..."); obj.wait(); BlockQueue } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } //餃子端給客人了,盤子清空 platter-=10; //又賣出去10份。 count+=10; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--服務(wù)員把餃子端給客人了"); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--打烊收工,服務(wù)員回家"); } } public static void main(String []args){ Thread cookThread = new Thread(new Cook(),"cookThread"); Thread waiterThread = new Thread(new Waiter(),"waiterThread"); cookThread.start(); waiterThread.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果
cookThread--餃子好啦,廚師休息會兒 waiterThread--服務(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)員把餃子端給客人了 waiterThread--打烊收工,服務(wù)員回家 cookThread--打烊收工,廚師回家
運(yùn)行機(jī)制
借用《并發(fā)編程的藝術(shù)》中的一張圖來了解下wait/notify的運(yùn)行機(jī)制
可能有人會對所謂監(jiān)視器(monitor),對象鎖(lock)不甚了解,在此簡單解釋下:
jvm為每一個對象和類都關(guān)聯(lián)一個鎖,鎖住了一個對象,就是獲得了對象相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器。
只有獲取到對象鎖,才能拿到監(jiān)視器,如果獲取鎖失敗了,那么線程就會進(jìn)入阻塞隊(duì)列中;如果成功拿到對象鎖,也可以使用wait()方法,在監(jiān)視器上等待,此時會釋放鎖,并進(jìn)入等地隊(duì)列中。
關(guān)于鎖和監(jiān)視器的區(qū)別,有篇文章寫得很詳細(xì)透徹,在此引用一下,有興趣的童鞋可以了解一下詳談鎖和監(jiān)視器之間的區(qū)別_Java并發(fā)
根據(jù)上面的圖我們來理一下具體的過程
1.首先,waitThread獲取對象鎖,然后調(diào)用wait()方法,此時,wait線程會放棄對象鎖,同時進(jìn)入對象的等待隊(duì)列WaitQueue中;
2.notifyThread線程搶占到對象鎖,執(zhí)行一些操作后,調(diào)用notify()方法,此時會將等待線程waitThread從等待隊(duì)列WaitQueue中移到同步隊(duì)列SynchronizedQueue中,waitThread由waitting狀態(tài)變?yōu)閎locked狀態(tài)。需要注意的時,notifyThread此時并不會立即釋放鎖,它繼續(xù)運(yùn)行,把自己剩余的事兒干完之后才會釋放鎖;
3.waitThread再次獲取到對象鎖,從wait()方法返回繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的操作;
4.一個基于等待/通知機(jī)制的線程間通信的過程結(jié)束。
至于notifyAll則是在第二步中將等待隊(duì)列中的所有線程移到同步隊(duì)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(jié)一下:
1.一定在synchronized中使用wait()/notify()/notifyAll(),也就是說一定要先獲取鎖,這個前面我們講過,因?yàn)橹挥屑渔i后,才能獲得監(jiān)視器。否則jvm也會拋出IllegalMonitorStateException異常。
2.使用wait()時,判斷線程是否進(jìn)入wait狀態(tài)的條件一定要使用while而不要使用if,因?yàn)榈却€程可能會被錯誤地喚醒,所以應(yīng)該使用while循環(huán)在等待前等待后都檢查喚醒條件是否被滿足,保證安全性。
3.notify()或notifyAll()方法調(diào)用后,線程不會立即釋放鎖。調(diào)用只會將wait中的線程從等待隊(duì)列移到同步隊(duì)列,也就是線程狀態(tài)從waitting變?yōu)閎locked;
4.從wait()方法返回的前提是線程重新獲得了調(diào)用對象的鎖。
后記
關(guān)于wait/notify的相關(guān)內(nèi)容就介紹到此,在實(shí)際使用中,要特別留意上文中提到的幾點(diǎn),不過一般情況下,我們直接使用wait/notify/notifyAll去完成線程間通信,生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型的機(jī)會不多,因?yàn)镴ava并發(fā)包中已經(jīng)提供了很多優(yōu)秀精妙的工具,像各種BlockingQueue等等,后面有機(jī)會也會詳細(xì)介紹的。
以上這篇淺談Java線程間通信之wait/notify就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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