【并发编程】wait/notify

发布时间:2024年01月19日

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原理之wait/notify

  • Owner线程发现条件不满足,调用wait方法,即可进入WaitSet变为WAITING状态
  • BLOCKED和WAITING 的线程都处于阻塞状态,不占用CPU时间片
  • BLOCKED线程会在OWNER线程释放资源时唤醒
  • WAITING线程会在OWNER调用nofity或notifyAll时唤醒,但唤醒后并不意味着立刻获得锁,仍需要进入ENtryList重新竞争

API介绍

  • obj.wait() 让进入object监视器的线程到waitSet等待。
  • obj.notify() 在object上正在waitSet等待的线程中随机挑选一个唤醒
  • obj.notifyAll() 让object上正在waitSet等待的线程全部唤醒

他们都是线程之间进行协作的手段,都属于Object对象的方法,必须获得此对象的锁,才能调用这几个方法

package org.example.demo;


import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import static java.lang.Thread.sleep;

@Slf4j
public class Test1 {
    final static Object obj = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        }).start();

        // 主线程两秒后执行
        sleep(2000);
        log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
        synchronized (obj) {
//            obj.notify(); // 唤醒obj上一个线程
             obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程
        }
    }

}

notify 的一种结果

notifyAll 的结果

wait() 方法会释放对象的锁,进入 WaitSet 等待区,从而让其他线程就机会获取对象的锁。无限制等待,直到notify 停止

wait(long n) 有时限的等待, 到 n 毫秒后结束等待,或是被 notify

wait notify的正确姿势

开始之前看

sleep(long n)和wait(long n)的区别

  1. sleep是Thread方法,而wait是Object方法
  2. sleep是不需要强制和synchronized配合使用的,但wait需要和synchronized一起使
  3. sleep在睡眠的同时,不会释放对象锁,但wait等待的时候会释放对象锁
  4. 们的状态是一样的都是TIMED_WAITING

step1

static final Object room = new Object();
static boolean hasCigarette = false;
static boolean hasTakeout = false;

思考下面的解决方案好不好,为什么?

@Slf4j
public class Test2 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟,先歇会!");
                    try {
                        sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (room) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }, "其它人").start();

        }
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            // 这里能不能加 synchronized (room)?
            hasCigarette = true;
            log.debug("烟到了噢!");
        }, "送烟的").start();

    }
}

输出

  • 其它干活的线程,都要一直阻塞,效率太低
  • 小南线程必须睡足 2s 后才能醒来,就算烟提前送到,也无法立刻醒来
  • 加了 synchronized (room) 后,就好比小南在里面反锁了门睡觉,烟根本没法送进门,main 没加synchronized 就好像 main 线程是翻窗户进来的
  • 解决方法,使用 wait - notify 机制

step 2

思考下面的实现行嘛吗,为什么

@Slf4j
public class Test3 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟,先歇会!");
                    try {
                        room.wait(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (room) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }, "其它人").start();
        }
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasCigarette = true;
                log.debug("烟到了噢!");
                room.notify();
            }
        }, "送烟的").start();

    }
}

输出

  • 解决了其它干活的线程阻塞的问题
  • 但如果有其它线程也在等待条件呢?会不会错误叫醒其他线程

step3

package org.example.demo;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class Test4 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟,先歇会!");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活...");
                }
            }
        }, "小南").start();
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                log.debug("外卖送到没?[{}]", hasTakeout);
                if (!hasTakeout) {
                    log.debug("没外卖,先歇会!");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("外卖送到没?[{}]", hasTakeout);
                if (hasTakeout) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活...");
                }
            }
        }, "小女").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasTakeout = true;
                log.debug("外卖到了噢!");
                room.notify();
            }
        }, "送外卖的").start();
    }
}

输出

  • notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程,这时如果有其它线程也在等待,那么就可能唤醒不了正确的线程,称之为【虚假唤醒】
  • 解决方法,改为 notifyAll

step4

new Thread(() -> {
    synchronized (room) {
        hasTakeout = true;
        log.debug("外卖到了噢!");
        room.notifyAll(); //改动了
    }
}, "送外卖的").start();

输出

  • 用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题,但使用 if + wait 判断仅有一次机会,一旦条件不成立,就没有重新判断的机会了
  • 解决方法,用 while + wait,当条件不成立,再次 wait

step5

将 if 改为while

原来

if (!hasCigarette) {
    log.debug("没烟,先歇会!");
    try {
        room.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

改为

while (!hasCigarette) {
    log.debug("没烟,先歇会!");
    try {
        room.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

输出

?正确姿势(最终版格式)

synchronized(lock) {
        while(条件不成立) {
        lock.wait();
            }
        // 干活
    }
    
//另一个线程
synchronized(lock) {
        lock.notifyAll();
     }

ok了哦,


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文章来源:https://blog.csdn.net/m0_62645012/article/details/135688924
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