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Jetbrains全系列IDE使用 1年只要46元 售后保障 童叟无欺
链接:https://www.zhihu.com/question/37601861/answer/145545371
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
今天正好碰到这个问题,也疑惑了好久。看了一圈知乎上的答案,感觉没说到根上。所以自己又好好Google了一下,终于找到了让自己信服的解释。
先说两个概念:锁池和等待池
- 锁池:假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁,而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块),由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权,但是该对象的锁目前正被线程A拥有,所以这些线程就进入了该对象的锁池中。
- 等待池:假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法,线程A就会释放该对象的锁后,进入到了该对象的等待池中
Reference:
java中的锁池和等待池
然后再来说notify和notifyAll的区别
- 如果线程调用了对象的 wait()方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
- 当有线程调用了对象的 notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或 notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说,调用了notify后只要一个线程会由等待池进入锁池,而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争
- 优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用 wait()方法,它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了 synchronized 代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。
Reference:
线程间协作:wait、notify、notifyAll
综上,所谓唤醒线程,另一种解释可以说是将线程由等待池移动到锁池,notifyAll调用后,会将全部线程由等待池移到锁池,然后参与锁的竞争,竞争成功则继续执行,如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而notify只会唤醒一个线程。
有了这些理论基础,后面的notify可能会导致死锁,而notifyAll则不会的例子也就好解释了
链接:https://www.zhihu.com/question/37601861/answer/94679949
来源:知乎
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public class WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
Object co = new Object();
System.out.println(co);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
MyThread t = new MyThread("Thread" + i, co);
t.start();
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println("-----Main Thread notify-----");
synchronized (co) {
co.notify();
}
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println("Main Thread is end.");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
static class MyThread extends Thread {
private String name;
private Object co;
public MyThread(String name, Object o) {
this.name = name;
this.co = o;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(name + " is waiting.");
try {
synchronized (co) {
co.wait();
}
System.out.println(name + " has been notified.");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
运行结果:
java.lang.Object@1540e19d
Thread1 is waiting.
Thread2 is waiting.
Thread0 is waiting.
Thread3 is waiting.
Thread4 is waiting.
-----Main Thread notify-----
Thread1 has been notified.
Main Thread is end.
将其中的那个notify换成notifyAll,运行结果:
Thread0 is waiting.
Thread1 is waiting.
Thread2 is waiting.
Thread3 is waiting.
Thread4 is waiting.
-----Main Thread notifyAll-----
Thread4 has been notified.
Thread2 has been notified.
Thread1 has been notified.
Thread3 has been notified.
Thread0 has been notified.
Main Thread is end.
运行环境jdk8,结论:
notify唤醒一个等待的线程;notifyAll唤醒所有等待的线程。
如何在 Java 中正确使用 wait, notify 和 notifyAll – 以生产者消费者模型为例
wait, notify 和 notifyAll,这些在多线程中被经常用到的保留关键字,在实际开发的时候很多时候却并没有被大家重视。本文对这些关键字的使用进行了描述。
在 Java 中可以用 wait、notify 和 notifyAll 来实现线程间的通信。。举个例子,如果你的Java程序中有两个线程——即生产者和消费者,那么生产者可以通知消费者,让消费者开始消耗数据,因为队列缓冲区中有内容待消费(不为空)。相应的,消费者可以通知生产者可以开始生成更多的数据,因为当它消耗掉某些数据后缓冲区不再为满。
我们可以利用wait()来让一个线程在某些条件下暂停运行。例如,在生产者消费者模型中,生产者线程在缓冲区为满的时候,消费者在缓冲区为空的时候,都应该暂停运行。如果某些线程在等待某些条件触发,那当那些条件为真时,你可以用 notify 和 notifyAll 来通知那些等待中的线程重新开始运行。不同之处在于,notify 仅仅通知一个线程,并且我们不知道哪个线程会收到通知,然而 notifyAll 会通知所有等待中的线程。换言之,如果只有一个线程在等待一个信号灯,notify和notifyAll都会通知到这个线程。但如果多个线程在等待这个信号灯,那么notify只会通知到其中一个,而其它线程并不会收到任何通知,而notifyAll会唤醒所有等待中的线程。
在这篇文章中你将会学到如何使用 wait、notify 和 notifyAll 来实现线程间的通信,从而解决生产者消费者问题。如果你想要更深入地学习Java中的多线程同步问题,我强烈推荐阅读Brian Goetz所著的《Java Concurrency in Practice | Java 并发实践》,不读这本书你的 Java 多线程征程就不完整哦!这是我最向Java开发者推荐的书之一。
如何使用Wait
尽管关于wait和notify的概念很基础,它们也都是Object类的函数,但用它们来写代码却并不简单。如果你在面试中让应聘者来手写代码,用wait和notify解决生产者消费者问题,我几乎可以肯定他们中的大多数都会无所适从或者犯下一些错误,例如在错误的地方使用 synchronized 关键词,没有对正确的对象使用wait,或者没有遵循规范的代码方法。说实话,这个问题对于不常使用它们的程序员来说确实令人感觉比较头疼。
第一个问题就是,我们怎么在代码里使用wait()呢?因为wait()并不是Thread类下的函数,我们并不能使用Thread.call()。事实上很多Java程序员都喜欢这么写,因为它们习惯了使用Thread.sleep(),所以他们会试图使用wait() 来达成相同的目的,但很快他们就会发现这并不能顺利解决问题。正确的方法是对在多线程间共享的那个Object来使用wait。在生产者消费者问题中,这个共享的Object就是那个缓冲区队列。
第二个问题是,既然我们应该在synchronized的函数或是对象里调用wait,那哪个对象应该被synchronized呢?答案是,那个你希望上锁的对象就应该被synchronized,即那个在多个线程间被共享的对象。在生产者消费者问题中,应该被synchronized的就是那个缓冲区队列。(我觉得这里是英文原文有问题……本来那个句末就不应该是问号不然不太通……)
永远在循环(loop)里调用 wait 和 notify,不是在 If 语句
现在你知道wait应该永远在被synchronized的背景下和那个被多线程共享的对象上调用,下一个一定要记住的问题就是,你应该永远在while循环,而不是if语句中调用wait。因为线程是在某些条件下等待的——在我们的例子里,即“如果缓冲区队列是满的话,那么生产者线程应该等待”,你可能直觉就会写一个if语句。但if语句存在一些微妙的小问题,导致即使条件没被满足,你的线程你也有可能被错误地唤醒。所以如果你不在线程被唤醒后再次使用while循环检查唤醒条件是否被满足,你的程序就有可能会出错——例如在缓冲区为满的时候生产者继续生成数据,或者缓冲区为空的时候消费者开始小号数据。所以记住,永远在while循环而不是if语句中使用wait!我会推荐阅读《Effective Java》,这是关于如何正确使用wait和notify的最好的参考资料。
基于以上认知,下面这个是使用wait和notify函数的规范代码模板:
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// The standard idiom for calling the wait method in Java synchronized (sharedObject) { while (condition) { sharedObject.wait(); // (Releases lock, and reacquires on wakeup) } // do action based upon condition e.g. take or put into queue } |
就像我之前说的一样,在while循环里使用wait的目的,是在线程被唤醒的前后都持续检查条件是否被满足。如果条件并未改变,wait被调用之前notify的唤醒通知就来了,那么这个线程并不能保证被唤醒,有可能会导致死锁问题。
Java wait(), notify(), notifyAll() 范例
下面我们提供一个使用wait和notify的范例程序。在这个程序里,我们使用了上文所述的一些代码规范。我们有两个线程,分别名为PRODUCER(生产者)和CONSUMER(消费者),他们分别继承了了Producer和Consumer类,而Producer和Consumer都继承了Thread类。Producer和Consumer想要实现的代码逻辑都在run()函数内。Main线程开始了生产者和消费者线程,并声明了一个LinkedList作为缓冲区队列(在Java中,LinkedList实现了队列的接口)。生产者在无限循环中持续往LinkedList里插入随机整数直到LinkedList满。我们在while(queue.size == maxSize)循环语句中检查这个条件。请注意到我们在做这个检查条件之前已经在队列对象上使用了synchronized关键词,因而其它线程不能在我们检查条件时改变这个队列。如果队列满了,那么PRODUCER线程会在CONSUMER线程消耗掉队列里的任意一个整数,并用notify来通知PRODUCER线程之前持续等待。在我们的例子中,wait和notify都是使用在同一个共享对象上的。
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import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; import java.util.Random; /** * Simple Java program to demonstrate How to use wait, notify and notifyAll() * method in Java by solving producer consumer problem. * * @author Javin Paul */ public class ProducerConsumerInJava { public static void main(String args[]) { System.out.println( "How to use wait and notify method in Java" ); System.out.println( "Solving Producer Consumper Problem" ); Queue<Integer> buffer = new LinkedList<>(); int maxSize = 10 ; Thread producer = new Producer(buffer, maxSize, "PRODUCER" ); Thread consumer = new Consumer(buffer, maxSize, "CONSUMER" ); producer.start(); consumer.start(); } } /** * Producer Thread will keep producing values for Consumer * to consumer. It will use wait() method when Queue is full * and use notify() method to send notification to Consumer * Thread. * * @author WINDOWS 8 * */ class Producer extends Thread { private Queue<Integer> queue; private int maxSize; public Producer(Queue<Integer> queue, int maxSize, String name){ super (name); this .queue = queue; this .maxSize = maxSize; } @Override public void run() { while ( true ) { synchronized (queue) { while (queue.size() == maxSize) { try { System.out .println( "Queue is full, " + "Producer thread waiting for " + "consumer to take something from queue" ); queue.wait(); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } } Random random = new Random(); int i = random.nextInt(); System.out.println( "Producing value : " + i); queue.add(i); queue.notifyAll(); } } } } /** * Consumer Thread will consumer values form shared queue. * It will also use wait() method to wait if queue is * empty. It will also use notify method to send * notification to producer thread after consuming values * from queue. * * @author WINDOWS 8 * */ class Consumer extends Thread { private Queue<Integer> queue; private int maxSize; public Consumer(Queue<Integer> queue, int maxSize, String name){ super (name); this .queue = queue; this .maxSize = maxSize; } @Override public void run() { while ( true ) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { System.out.println( "Queue is empty," + "Consumer thread is waiting" + " for producer thread to put something in queue" ); try { queue.wait(); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } } System.out.println( "Consuming value : " + queue.remove()); queue.notifyAll(); } } } } |
为了更好地理解这个程序,我建议你在debug模式里跑这个程序。一旦你在debug模式下启动程序,它会停止在PRODUCER或者CONSUMER线程上,取决于哪个线程占据了CPU。因为两个线程都有wait()的条件,它们一定会停止,然后你就可以跑这个程序然后看发生什么了(很有可能它就会输出我们以上展示的内容)。你也可以使用Eclipse里的Step into和Step over按钮来更好地理解多线程间发生的事情。
本文重点:
1. 你可以使用wait和notify函数来实现线程间通信。你可以用它们来实现多线程(>3)之间的通信。
2. 永远在synchronized的函数或对象里使用wait、notify和notifyAll,不然Java虚拟机会生成 IllegalMonitorStateException。
3. 永远在while循环里而不是if语句下使用wait。这样,循环会在线程睡眠前后都检查wait的条件,并在条件实际上并未改变的情况下处理唤醒通知。
4. 永远在多线程间共享的对象(在生产者消费者模型里即缓冲区队列)上使用wait。
5. 基于前文提及的理由,更倾向用 notifyAll(),而不是 notify()。
这是关于Java里如何使用wait, notify和notifyAll的所有重点啦。你应该只在你知道自己要做什么的情况下使用这些函数,不然Java里还有很多其它的用来解决同步问题的方案。例如,如果你想使用生产者消费者模型的话,你也可以使用BlockingQueue,它会帮你处理所有的线程安全问题和流程控制。如果你想要某一个线程等待另一个线程做出反馈再继续运行,你也可以使用CycliBarrier或者CountDownLatch。如果你只是想保护某一个资源的话,你也可以使用Semaphore。
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/195844.html原文链接:https://javaforall.cn
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