006 Java并发编程wait、notify、notifyAll和Condition
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原文https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html#4182690
Java并发编程:线程间协作的两种方式:wait、notify、notifyAll和Condition
在前面我们将了很多关于同步的问题,然而在现实中,需要线程之间的协作。比如说最经典的生产者-消费者模型:当队列满时,生产者需要等待队列有空间才能继续往里面放入商品,而在等待的期间内,生产者必须释放对临界资源(即队列)的占用权。因为生产者如果不释放对临界资源的占用权,那么消费者就无法消费队列中的商品,就不会让队列有空间,那么生产者就会一直无限等待下去。因此,一般情况下,当队列满时,会让生产者交出对临界资源的占用权,并进入挂起状态。然后等待消费者消费了商品,然后消费者通知生产者队列有空间了。同样地,当队列空时,消费者也必须等待,等待生产者通知它队列中有商品了。这种互相通信的过程就是线程间的协作。
今天我们就来探讨一下Java中线程协作的最常见的两种方式:利用Object.wait()、Object.notify()和使用Condition
以下是本文目录大纲:
一.wait()、notify()和notifyAll()
二.Condition
三.生产者-消费者模型的实现
若有不正之处请多多谅解,并欢迎批评指正。
请尊重作者劳动成果,转载请标明原文链接:
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html
一.wait()、notify()和notifyAll()
wait()、notify()和notifyAll()是Object类中的方法:
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/**
? * Wakes up a single thread that is waiting on this object's
? * monitor. If any threads are waiting on this object, one of them
? * is chosen to be awakened. The choice is arbitrary and occurs at
? * the discretion of the implementation. A thread waits on an object's
? * monitor by calling one of the wait methods
? */
public final native void notify();
/**
? * Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. A
? * thread waits on an object's monitor by calling one of the
? * wait methods.
? */
public final native void notifyAll();
/**
? * Causes the current thread to wait until either another thread invokes the
? * {@link java.lang.Object#notify()} method or the
? * {@link java.lang.Object#notifyAll()} method for this object, or a
? * specified amount of time has elapsed.
? * <p>
? * The current thread must own this object's monitor.
? */
public final native void wait( long timeout)? throws InterruptedException;
|
从这三个方法的文字描述可以知道以下几点信息:
1)wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法,并且为final方法,无法被重写。
2)调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞,并且当前线程必须拥有此对象的monitor(即锁)
3)调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程,如果有多个线程都在等待这个对象的monitor,则只能唤醒其中一个线程;
4)调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程;
有朋友可能会有疑问:为何这三个不是Thread类声明中的方法,而是Object类中声明的方法(当然由于Thread类继承了Object类,所以Thread也可以调用者三个方法)?其实这个问题很简单,由于每个对象都拥有monitor(即锁),所以让当前线程等待某个对象的锁,当然应该通过这个对象来操作了。而不是用当前线程来操作,因为当前线程可能会等待多个线程的锁,如果通过线程来操作,就非常复杂了。
上面已经提到,如果调用某个对象的wait()方法,当前线程必须拥有这个对象的monitor(即锁),因此调用wait()方法必须在同步块或者同步方法中进行(synchronized块或者synchronized方法)。
调用某个对象的wait()方法,相当于让当前线程交出此对象的monitor,然后进入等待状态,等待后续再次获得此对象的锁(Thread类中的sleep方法使当前线程暂停执行一段时间,从而让其他线程有机会继续执行,但它并不释放对象锁);
notify()方法能够唤醒一个正在等待该对象的monitor的线程,当有多个线程都在等待该对象的monitor的话,则只能唤醒其中一个线程,具体唤醒哪个线程则不得而知。
同样地,调用某个对象的notify()方法,当前线程也必须拥有这个对象的monitor,因此调用notify()方法必须在同步块或者同步方法中进行(synchronized块或者synchronized方法)。
nofityAll()方法能够唤醒所有正在等待该对象的monitor的线程,这一点与notify()方法是不同的。
这里要注意一点:notify()和notifyAll()方法只是唤醒等待该对象的monitor的线程,并不决定哪个线程能够获取到monitor。
举个简单的例子:假如有三个线程Thread1、Thread2和Thread3都在等待对象objectA的monitor,此时Thread4拥有对象objectA的monitor,当在Thread4中调用objectA.notify()方法之后,Thread1、Thread2和Thread3只有一个能被唤醒。注意,被唤醒不等于立刻就获取了objectA的monitor。假若在Thread4中调用objectA.notifyAll()方法,则Thread1、Thread2和Thread3三个线程都会被唤醒,至于哪个线程接下来能够获取到objectA的monitor就具体依赖于操作系统的调度了。
上面尤其要注意一点,一个线程被唤醒不代表立即获取了对象的monitor,只有等调用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized块,释放对象锁后,其余线程才可获得锁执行。
下面看一个例子就明白了:
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public class Test {
???? public static Object object =? new Object();
???? public static void main(String[] args) {
???????? Thread1 thread1 =? new Thread1();
???????? Thread2 thread2 =? new Thread2();
????????
???????? thread1.start();
????????
???????? try {
???????????? Thread.sleep( 200 );
???????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????? e.printStackTrace();
???????? }
????????
???????? thread2.start();
???? }
????
???? static class Thread1? extends Thread{
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? synchronized (object) {
???????????????? try {
???????????????????? object.wait();
???????????????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????????? }
???????????????? System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "获取到了锁" );
???????????? }
???????? }
???? }
????
???? static class Thread2? extends Thread{
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? synchronized (object) {
???????????????? object.notify();
???????????????? System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "调用了object.notify()" );
???????????? }
???????????? System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "释放了锁" );
???????? }
???? }
}
|
无论运行多少次,运行结果必定是:
?View Code二.Condition
Condition是在java 1.5中才出现的,它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作,相比使用Object的wait()、notify(),使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition,在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了,阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。
- Condition是个接口,基本的方法就是await()和signal()方法;
- Condition依赖于Lock接口,生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()
- 调用Condition的await()和signal()方法,都必须在lock保护之内,就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用
Conditon中的await()对应Object的wait();
Condition中的signal()对应Object的notify();
Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。
三.生产者-消费者模型的实现
1.使用Object的wait()和notify()实现:
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public class Test {
???? private int queueSize =? 10 ;
???? private PriorityQueue<Integer> queue =? new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
?????
???? public static void main(String[] args)? {
???????? Test test =? new Test();
???????? Producer producer = test. new Producer();
???????? Consumer consumer = test. new Consumer();
?????????
???????? producer.start();
???????? consumer.start();
???? }
?????
???? class Consumer? extends Thread{
?????????
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? consume();
???????? }
?????????
???????? private void consume() {
???????????? while ( true ){
???????????????? synchronized (queue) {
???????????????????? while (queue.size() ==? 0 ){
???????????????????????? try {
???????????????????????????? System.out.println( "队列空,等待数据" );
???????????????????????????? queue.wait();
???????????????????????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????????????????????? e.printStackTrace();
???????????????????????????? queue.notify();
???????????????????????? }
???????????????????? }
???????????????????? queue.poll();?????????? //每次移走队首元素
???????????????????? queue.notify();
???????????????????? System.out.println( "从队列取走一个元素,队列剩余" +queue.size()+ "个元素" );
???????????????? }
???????????? }
???????? }
???? }
?????
???? class Producer? extends Thread{
?????????
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? produce();
???????? }
?????????
???????? private void produce() {
???????????? while ( true ){
???????????????? synchronized (queue) {
???????????????????? while (queue.size() == queueSize){
???????????????????????? try {
???????????????????????????? System.out.println( "队列满,等待有空余空间" );
???????????????????????????? queue.wait();
???????????????????????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????????????????????? e.printStackTrace();
???????????????????????????? queue.notify();
???????????????????????? }
???????????????????? }
???????????????????? queue.offer( 1 );???????? //每次插入一个元素
???????????????????? queue.notify();
???????????????????? System.out.println( "向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:" +(queueSize-queue.size()));
???????????????? }
???????????? }
???????? }
???? }
}
|
2.使用Condition实现
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public class Test {
???? private int queueSize =? 10 ;
???? private PriorityQueue<Integer> queue =? new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
???? private Lock lock =? new ReentrantLock();
???? private Condition notFull = lock.newCondition();
???? private Condition notEmpty = lock.newCondition();
????
???? public static void main(String[] args)? {
???????? Test test =? new Test();
???????? Producer producer = test. new Producer();
???????? Consumer consumer = test. new Consumer();
?????????
???????? producer.start();
???????? consumer.start();
???? }
?????
???? class Consumer? extends Thread{
?????????
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? consume();
???????? }
?????????
???????? private void consume() {
???????????? while ( true ){
???????????????? lock.lock();
???????????????? try {
???????????????????? while (queue.size() ==? 0 ){
???????????????????????? try {
???????????????????????????? System.out.println( "队列空,等待数据" );
???????????????????????????? notEmpty.await();
???????????????????????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????????????????????? e.printStackTrace();
???????????????????????? }
???????????????????? }
???????????????????? queue.poll();???????????????? //每次移走队首元素
???????????????????? notFull.signal();
???????????????????? System.out.println( "从队列取走一个元素,队列剩余" +queue.size()+ "个元素" );
???????????????? }? finally {
???????????????????? lock.unlock();
???????????????? }
???????????? }
???????? }
???? }
?????
???? class Producer? extends Thread{
?????????
???????? @Override
???????? public void run() {
???????????? produce();
???????? }
?????????
???????? private void produce() {
???????????? while ( true ){
???????????????? lock.lock();
???????????????? try {
???????????????????? while (queue.size() == queueSize){
???????????????????????? try {
???????????????????????????? System.out.println( "队列满,等待有空余空间" );
???????????????????????????? notFull.await();
???????????????????????? }? catch (InterruptedException e) {
???????????????????????????? e.printStackTrace();
???????????????????????? }
???????????????????? }
???????????????????? queue.offer( 1 );???????? //每次插入一个元素
???????????????????? notEmpty.signal();
???????????????????? System.out.println( "向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:" +(queueSize-queue.size()));
???????????????? }? finally {
???????????????????? lock.unlock();
???????????????? }
???????????? }
???????? }
???? }
}
|
参考资料:
《Java编程思想》
http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17225469
http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7481142
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的006 Java并发编程wait、notify、notifyAll和Condition全部内容,希望文章能够帮你解决006 Java并发编程wait、notify、notifyAll和Condition所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错,欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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