网站系统源代码,多域名网站,wordpress 多个文章页,建设网站功能定位转载自 线程间协作的两种方式#xff1a;wait、notify、notifyAll和Condition在前面我们将了很多关于同步的问题#xff0c;然而在现实中#xff0c;需要线程之间的协作。比如说最经典的生产者-消费者模型#xff1a;当队列满时#xff0c;生产者需要等待队列有空间才能继…转载自 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。
一.wait()、notify()和notifyAll()
wait()、notify()和notifyAll()是Object类中的方法
/*** Wakes up a single thread that is waiting on this objects* 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 objects* monitor by calling one of the wait methods.*/
public final native void notify();/*** Wakes up all threads that are waiting on this objects monitor. A* thread waits on an objects 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.* The current thread must own this objects 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
1wait()、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
public class TestWaitAndNotify {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{Overridepublic 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{Overridepublic 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
线程Thread-1调用了object.notify()线程Thread-1释放了锁线程Thread-0获取到了锁二.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Condition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
public class WaitAndNotify {private int queueSize 10;private PriorityQueueInteger queue new PriorityQueueInteger(queueSize);public static void main(String[] args) {WaitAndNotify testWaitAndNotify new WaitAndNotify();Producer producer testWaitAndNotify.new Producer();Consumer consumer testWaitAndNotify.new Consumer();producer.start();consumer.start();}class Consumer extends Thread{Overridepublic 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{Overridepublic 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
public class ConditionTest {private int queueSize 10;private PriorityQueueInteger queue new PriorityQueueInteger(queueSize);private Lock lock new ReentrantLock();private Condition notFull lock.newCondition();private Condition notEmpty lock.newCondition();public static void main(String[] args) {ConditionTest conditionTest new ConditionTest();Producer producer conditionTest.new Producer();Consumer consumer conditionTest.new Consumer();producer.start();consumer.start();}class Consumer extends Thread{Overridepublic 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{Overridepublic 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/17225469http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7481142
