多线程基础之wait和notify

梦里梦外; 2022-05-15 03:16 227阅读 0赞

*  wait( )，notify( )，notifyAll( )都不属于Thread类，而是属于Object类，也就是每个对象都有wait( )，notify( )，notifyAll( ) 的功能，因为每个对象都有锁，锁是每个对象的基础
 *  当需要调用以上的方法的时候，一定要对竞争资源进行加锁，如果不加锁的话，则会报 IllegalMonitorStateException 异常，也就是说需要配合`synchronized`使用
 *  wait( )会释放当前持有的锁，而notify()和notifyAll( )并不会
 *  notify( )方法只会通知等待队列中的第一个相关线程（不会通知优先级比较高的线程）
 *  notifyAll( )通知所有等待该竞争资源的线程（也不会按照线程的优先级来执行）
 *  假设有三个线程执行了obj.wait( )，那么obj.notifyAll( )则能全部唤醒tread1，thread2，thread3，但是要继续执行obj.wait（）的下一条语句，必须获得obj锁，因此，tread1，thread2，thread3只有一个有机会获得锁继续执行，例如tread1，其余的需要等待thread1释放obj锁之后才能继续执行。
 *  当调用obj.notify/notifyAll后，调用线程依旧持有obj锁，因此，thread1，thread2，thread3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到调用线程退出synchronized块，释放obj锁后，thread1，thread2，thread3中的一个才有机会获得锁继续执行。

# 示例一： #

public class ListAdd1 {
        private volatile static List list = new ArrayList();    
    
        public void add(){
            list.add("Fighting!");
        }
        public int size(){
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            final ListAdd1 list1 = new ListAdd1();
    
            Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        for(int i = 0; i < 10; i++){
                            list1.add();
                            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
                            Thread.sleep(500);
                        }   
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, "t1");
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    while(true){
                        if(list1.size() == 5){
                            System.out.println("当前线程收到通知：" + Thread.currentThread().getName() + " list size = 5 线程停止..");
                            throw new RuntimeException();
                        }
                    }
                }
            }, "t2");       
    
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程收到通知：t2 list size = 5 线程停止..
    Exception in thread "t2" java.lang.RuntimeException
        at ListAdd1$2.run(ListAdd1.java:41)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..

这个是没有使用wait( )和notify( )实现的效果，缺点就是在线程1还没有达到指定条件时，线程2是一直处于轮询状态的，这样很耗费资源。我们想要实现的效果是线程1先执行，达到指定条件时再唤醒线程2。

# 示例二： #

public class ListAdd2 {
        private volatile static List list = new ArrayList();    
    
        public void add(){
            list.add("Fighting!");
        }
        public int size(){
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            final ListAdd2 list2 = new ListAdd2();
            // 作为对象资源分配锁
            final Object lock = new Object();
    
            Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        synchronized (lock) {
                            System.out.println("t1启动..");
                            for(int i = 0; i <10; i++){
                                list2.add();
                                System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
                                Thread.sleep(500);
                                if(list2.size() == 5){
                                    System.out.println("已经发出通知..");
                                    lock.notify();
                                }
                            }                       
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, "t1");
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (lock) {
                        System.out.println("t2启动..");
    
                        try {
                            System.out.println("t2等待..");
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
    
                        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "收到通知线程停止..");
                        throw new RuntimeException();
                    }
                }
            }, "t2");   
            t2.start();
            t1.start();
        }
    }

t2启动..
    t2等待..
    t1启动..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    已经发出通知..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t2收到通知线程停止..
    Exception in thread "t2" java.lang.RuntimeException
        at ListAdd1$2.run(ListAdd1.java:66)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

流程：线程2首先启动，然后是线程1启动，线程2获得锁后执行`lock.wait()`，之后线程1获得锁后执行循环（wait释放锁），当条件满足时，执行`lock.notify()`，唤醒了线程2，线程1继续执行（notify不释放锁），等到线程1执行完之后，线程2才接着执行。

问题：我们可以看到示例二的效果和示例一不一样，正是因为notify不释放锁，所以不能在唤醒线程2后让其立即执行。为了改进，达到实时通知并执行的效果，我们可以使用`java.util.concurrent`包下的`CountDownLatch`。

# 示例三： #

public class ListAdd3 {
        private volatile static List list = new ArrayList();    
    
        public void add(){
            list.add("Fighting!");
        }
        public int size(){
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            final ListAdd3 list3 = new ListAdd3();
    
            final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
    
            Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("t1启动..");
                        for(int i = 0; i <10; i++){
                            list2.add();
                            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素..");
                            Thread.sleep(500);
                            if(list2.size() == 5){
                                System.out.println("已经发出通知..");
                                countDownLatch.countDown();
                            }
                        }                       
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, "t1");
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("t2启动..");
    
                    try {
                        System.out.println("t2等待..");
                        countDownLatch.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "收到通知线程停止..");
                    throw new RuntimeException();
                }
            }, "t2");   
            t2.start();
            t1.start();
        }
    }

t2启动..
    t2等待..
    t1启动..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    已经发出通知..
    当前线程：t2收到通知线程停止..
    Exception in thread "t2" java.lang.RuntimeException
        at ListAdd3$3.run(ListAdd3.java:66)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..
    当前线程：t1添加了一个元素..