Java 多线程系列Ⅲ（wait+notify+notifyAll）

客官°小女子只卖身不卖艺 2024-03-22 11:07 70阅读 0赞

#### wait、notify、notifyAll ####

*  一、初识 wait、notify、notifyAll
 *  二、wait、notify、notifyAll 功能介绍
 *   *  1、wait()
     *  2、notify()
     *  3、notifyAll()
     *  4、wait、notify、notifyAll 要点总结
     *  5、wait/notify 使用示例
 *  三、wait、join、sleep 归纳

## 一、初识 wait、notify、notifyAll ##

我们知道由于线程的抢占式执行导致线程之间的调度是随机的，无序的。但是在一些场景下我们有需要合理的协调多个线程的执行顺序。我们知道使用 join 可以控制线程执行顺序，但是 `join` 只能让一个线程执行完在执行另外一个线程，功能有限。因此我们引入了 `wait` 和 `notify/notifyAll` 这样一组API用来更灵活地控制线程执行的顺序。

**举个例子：**  
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针对上述情况，我们可以使用 `wait/notify` 有效解决：

假如张三发现ATM没钱，就（wait）释放锁走出ATM机，并进行阻塞等待（暂时不参与CPU调度，不参与锁竞争），直到有人向ATM机存钱后，此时时机成熟，就可以唤醒（notify）张三，继续参与ATM机锁竞争。

## 二、wait、notify、notifyAll 功能介绍 ##

### 1、wait() ###

> `wait()`：发现条件不满足/时机不成熟，就调用 wait() 阻塞等待，同时释放当前锁，当满足一定条件时可以被唤醒，重新尝试获取这个锁。

> **注**：使用 wait() 阻塞等待会让线程进入WAITING状态

**wait等待结束条件：**

> 1.  其他线程调用该对象的 notify 方法.
> 2.  wait 等待时间超时 (wait 方法提供一个带有 timeout 参数的版本, 来指定等待时间).
> 3.  其他线程调用该等待线程的 interrupted 方法, 导致 wait 抛出 InterruptedException 异常.

### 2、notify() ###

> `notify()`：其他线程构造了一个成熟的条件，就可以调用 notify() 唤醒它。

**notify注意事项：**

> 1.  方法notify()也要在同步方法或同步块中调用，该方法是用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其它线程，对其发出通知notify，并使它们重新获取该对象的对象锁。
> 2.  如果有多个线程等待，则有线程调度器随机挑选出一个呈 wait 状态的线程。(并没有 “先来后到”)
> 3.  在notify()方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，要等到执行notify()方法的线程将程序执行 完，也就是退出同步代码块之后才会释放对象锁。

### 3、notifyAll() ###

> `notifyAll()`：notify() 只是唤醒某一个等待线程。使用 notifyAll() 可以一次唤醒所有的等待同一对象的线程。

**notifyAll注意事项：**

> 虽然是同时唤醒 多个线程, 但是这 多个线程需要竞争锁，所以并不是同时执行，而仍然是先获取锁的先执行。

### 4、wait、notify、notifyAll 要点总结 ###

> 1.  wait/notify/notifyAll 都是Object 的方法，因此只要是个类对象都可以使用 wait、notify、notifyAll。
> 2.  wait/notify/notifyAll 要搭配 synchronized 来使用. 脱离 synchronized 使用会直接抛出异常：`IllegalMonitorStateException`
> 3.  synchronized 的锁对象必须和调用 wait/notify/notifyAll 方法的对象是同一个。
> 4.  针对某一加锁对象，先执行wait 然后 notify/notifyAll，此时才有效果，如果没有 wait 就 notify 相当于“一炮打空”，此时 wait 无法唤醒，不过代码不会出现其他异常。

### 5、wait/notify 使用示例 ###

public class ThreadExample_wait_notify {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Object object = new Object();
            Thread t1 = new Thread(()->{
        
               synchronized (object) {
        
                   try {
        
                       System.out.println("wait开始");
                       object.wait();
                       System.out.println("wait结束");
                   } catch (InterruptedException e) {
        
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(()->{
        
               synchronized (object) {
        
                   System.out.println("notify开始");
                   object.notify();
                   System.out.println("notify结束");
               }
            });
            // 等待t1中wait解锁阻塞，否则t2中的notify没有实质效果
            t1.start();
            Thread.sleep(1000);
            t2.start();
        }
    }

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**结果说明：**

上述代码 t1 先获取到锁，执行到 wait 时 t1阻塞解锁，1秒后，t2获得锁，执行到 notify 时 t1 线程就会被唤醒，但是notify后不会立即释放锁，当 t2 代码块中的逻辑执行完后才释放锁，t1 线程才能获取锁继续向下执行。

## 三、wait、join、sleep 归纳 ##

> （1）wait  
> `wait()`方法是 Object类 提供的实例方法，可以使线程进入等待状态，直到其他线程调用了该对象的notify()或notifyAll()方法。通常被用于线程间通信，如生产者-消费者模式中（后续介绍），消费者需要等待生产者通知有新数据可取。当线程调用 wait() 方法时，它会释放占据的锁，并且线程的状态为WAITING，直到notify()或notifyAll()方法被调用。  
>   
> （2）join  
> `join()` 方法是 Thread类 提供的方法静态方法，用于等待被调用线程执行完毕。在主线程中调用了子线程的join() 方法后，主线程会进入 WAITING 状态，直到子线程执行完毕才会继续执行。可以用来保证多个线程按照指定顺序执行。  
>   
> （3）sleep  
> `sleep()`方法也是 Thread类 提供的实例方法，它可以使当前线程暂停执行一段时间。当线程调用 sleep() 方法时，它不会释放锁，线程的状态为 TIMED\_WAITING 。通常被用于控制程序执行的速度或时间，或常常在循环内部以等待某些条件的发生。

总的来说，wait() 方法是用于线程间的通信，join() 方法是用于等待其他线程执行完毕，sleep()方法是用于暂停当前线程的执行。在使用上， wait 需要搭配 synchronized 使用，sleep 和 join 则不需要。总之本质上没有可比性，唯一的相同点就是都可以让线程放弃执行一段时间。它们的使用 场景 不同，需要根据实际需求选择合适的方法。

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