Java使用wait和notify實現(xiàn)線程之間的通信
??一. 為什么需要線程通信
線程是并發(fā)并行的執(zhí)行，表現(xiàn)出來是線程隨機執(zhí)行，但是我們在實際應(yīng)用中對線程的執(zhí)行順序是有要求的，這就需要用到線程通信
??線程通信為什么不使用優(yōu)先級來來解決線程的運行順序？
總的優(yōu)先級是由線程pcb中的優(yōu)先級信息和線程等待時間共同決定的，所以一般開發(fā)中不會依賴優(yōu)先級來表示線程的執(zhí)行順序
??看下面這樣的一個場景：面包房的例子來描述生產(chǎn)者消費者模型
有一個面包房，里面有面包師傅和顧客，對應(yīng)我們的生產(chǎn)者和消費者，而面包房有一個庫存用來存儲面包，當(dāng)庫存滿了之后就不在生產(chǎn)，同時消費者也在購買面包，當(dāng)庫存面包賣完了之后，消費者必須等待新的面包生產(chǎn)出來才能繼續(xù)購買
分析：對于何時停止生產(chǎn)何時停止消費就需要應(yīng)用到線程通信來準(zhǔn)確的傳達生產(chǎn)和消費信息
??二. wait和notify方法
??wait()：讓當(dāng)前線程持有的對象鎖釋放并等待
??wait(long timeout)：對應(yīng)的參數(shù)是線程等待的時間
??notify()：喚醒使用同一個對象調(diào)用wait進入等待的線程，重新競爭對象鎖
??notifyAll()：如果有多個線程等待，notifyAll是全部喚醒 ，notify是隨機喚醒一個
?????注意：
??這幾個方法都屬于Object類中的方法
??必須使用在synchronized同步代碼塊/同步方法中
??哪個對象加鎖，就是用哪個對象wait，notify
??調(diào)用notify后不是立即喚醒，而是等synchronized結(jié)束以后，才喚醒
??1. wait()方法
??調(diào)用wait方法后：
??使執(zhí)行當(dāng)前代碼的線程進行等待（線程放在等待隊列）
??釋放當(dāng)前的鎖
??滿足一定條件時被喚醒，重新嘗試獲取鎖
??wait等待結(jié)束的條件：
??其他線程調(diào)用該對象的notify方法
??wait等待時間超時（timeout參數(shù)來指定等待時間）
??其他線程調(diào)用interrupted方法，導(dǎo)致wait拋出InterruptedException異常
??2. notify()方法
當(dāng)使用wait不帶參數(shù)的方法時，喚醒線程等待就需要使用notify方法
??這個方法是喚醒那些等待該對象的對象鎖的線程，使他們可以重新獲取該對象的對象鎖
??如果有多個線程等待，則由線程調(diào)度器隨機挑選出一個呈wait 狀態(tài)的線程(不存在先來后到)
??在notify()方法后，當(dāng)前線程不會馬上釋放該對象鎖，要等到執(zhí)行notify()方法的線程將程序執(zhí)行完，也就是退出同步代碼塊之后才會釋放對象鎖
??3. notifyAll()方法
該方法和notify()方法作用一樣，只是喚醒的時候，將所有等待的線程都喚醒
notify()方法只是隨機喚醒一個線程
??三. 使用wait和notify實現(xiàn)面包房業(yè)務(wù)
前提說明：
有2個面包師傅，面包師傅一次可以做出兩個面包
倉庫可以存儲100個面包
有10個消費者，每個消費者一次購買一個面包
?????注意：
消費和生產(chǎn)是同時并發(fā)并行進行的，不是一次生產(chǎn)一次消費
?????實現(xiàn)代碼：
public class Bakery {
private static int total;//庫存
public static void main(String[] args) {
Producer producer = new Producer();
for(int i = 0;i < 2;i++){
new Thread(producer,"面包師傅-"+(i-1)).start();
}
Consumer consumer = new Consumer();
for(int i = 0;i < 10;i++){
new Thread(consumer,"消費者-"+(i-1)).start();
}
}
private static class Producer implements Runnable{
private int num = 3; //生產(chǎn)者每次生產(chǎn)三個面包
@Override
public void run() {
try {
while(true){ //一直生產(chǎn)
synchronized (Bakery.class){
while((total+num)>100){ //倉庫滿了，生產(chǎn)者等待
Bakery.class.wait();
}
//等待解除
total += num;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生產(chǎn)面包，庫存："+total);
Thread.sleep(500);
Bakery.class.notifyAll(); //喚醒生產(chǎn)
}
Thread.sleep(500);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private static class Consumer implements Runnable{
private int num = 1; //消費者每次消費1個面包
@Override
public void run() {
try {
while(true){ //一直消費
synchronized (Bakery.class){
while((total-num)<0){ //倉庫空了，消費者等待
Bakery.class.wait();
}
//解除消費者等待
total -= num;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消費面包，庫存："+total);
Thread.sleep(500);
Bakery.class.notifyAll(); //喚醒消費
}
Thread.sleep(500);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}部分打印結(jié)果：
??四. 阻塞隊列
阻塞隊列是一個特殊的隊列，也遵循“先進先出”的原則，它是線程安全的隊列結(jié)構(gòu)
特性：典型的生產(chǎn)者消費者模型，一般用于做任務(wù)的解耦和消峰
??隊列滿的時候，入隊列就堵塞等待（生產(chǎn)），直到有其他線程從隊列中取走元素
??隊列空的時候，出隊列就堵塞等待（消費），直到有其他線程往隊列中插入元素
??1. 生產(chǎn)者消費者模型
生產(chǎn)者消費者模式就是通過一個容器來解決生產(chǎn)者和消費者的強耦合問題
生產(chǎn)者和消費者彼此之間不直接通信，而通過阻塞隊列來進行通信，所以生產(chǎn)者生產(chǎn)完數(shù)據(jù)之后等待消費者處理，直接扔給阻塞隊列，消費者不找生產(chǎn)者要數(shù)據(jù)，而是直接從阻塞隊列里取
阻塞隊列就相當(dāng)于一個緩沖區(qū)，平衡了生產(chǎn)者和消費者的處理能力
阻塞隊列也能使生產(chǎn)者和消費者之間解耦
上述面包房業(yè)務(wù)的實現(xiàn)就是生產(chǎn)者消費者模型的一個實例
??2. 標(biāo)準(zhǔn)庫中的阻塞隊列
在 Java 標(biāo)準(zhǔn)庫中內(nèi)置了阻塞隊列， 如果我們需要在一些程序中使用阻塞隊列, 直接使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的即可
??BlockingQueue 是一個接口. 真正實現(xiàn)的類是 LinkedBlockingQueue
??put 方法用于阻塞式的入隊列, take 用于阻塞式的出隊列
??BlockingQueue 也有 offer, poll, peek 等方法, 但是這些方法不帶有阻塞特性
BlockingDeque<String> queue = new LinkedBlockingDeque<>();
queue.put("hello");
//如果隊列為空，直接出出隊列就會阻塞
String ret = queue.take();
System.out.println(ret);
??3. 阻塞隊列的模擬實現(xiàn)
這里使用數(shù)組實現(xiàn)一個循環(huán)隊列來模擬阻塞隊列
??當(dāng)隊列為空的時候，就不能取元素了，就進入wait等待，當(dāng)有元素存放時，喚醒
??當(dāng)隊列為滿的時候，就不能存元素了，就進入wait等待，當(dāng)鈾元素取出時，喚醒
?????實現(xiàn)代碼：
public class MyBlockingQueue {
//使用數(shù)組實現(xiàn)一個循環(huán)隊列，隊列里面存放的是線程要執(zhí)行的任務(wù)
private Runnable[] tasks;
//隊列中任務(wù)的數(shù)量，根據(jù)數(shù)量來判斷是否可以存取
private int count;
private int putIndex; //存放任務(wù)位置
private int takeIndex; //取出任務(wù)位置
//有參的構(gòu)造方法，表示隊列容量
public MyBlockingQueue(int size){
tasks = new Runnable[size];
}
//存任務(wù)
public void put(Runnable task){
try {
synchronized (MyBlockingQueue.class){
//如果隊列容量滿了，則存任務(wù)等待
while(count == tasks.length){
MyBlockingQueue.class.wait();
}
tasks[putIndex] = task; //將任務(wù)放入數(shù)組
putIndex = (putIndex+1) % tasks.length; //更新存任務(wù)位置
count++; //更新存放數(shù)量
MyBlockingQueue.class.notifyAll(); //喚醒存任務(wù)
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//取任務(wù)
public Runnable take(){
try {
synchronized (MyBlockingQueue.class){
//如果隊列任務(wù)為空，則取任務(wù)等待
while(count==0){
MyBlockingQueue.class.wait();
}
//取任務(wù)
Runnable task = tasks[takeIndex];
takeIndex = (takeIndex+1) % tasks.length; //更新取任務(wù)位置
count--; //更新存放數(shù)量
MyBlockingQueue.class.notifyAll(); //喚醒取任務(wù)
return task;
}
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException("存放任務(wù)出錯",e);
}
}
}??五. wait和sleep的區(qū)別（面試題）
相同點：
都可以讓線程放棄執(zhí)行一段時間
不同點：
??wait用于線程通信，讓線程在等待隊列中等待
??sleep讓線程阻塞一段時間，阻塞在阻塞隊列中
??wait需要搭配synchronized使用，sleep不用搭配
??wait是Object類的方法，sleep是Thread的靜態(tài)方法
總結(jié)
到此這篇關(guān)于Java使用wait和notify實現(xiàn)線程之間的通信的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java wait和notify實現(xiàn)線程通信內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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