Java 多線程編程之：notify 和 wait 用法

eccozhou 發(fā)布于2019-08-19 11:32 / 3337人閱讀

摘要：和簡介和均為的方法暫停一個(gè)線程喚醒一個(gè)線程從以上的定義中，我們可以了解到以下事實(shí)想要使用這兩個(gè)方法，我們需要先有一個(gè)對象。在中任何一個(gè)時(shí)刻，對象的控制權(quán)只能被一個(gè)線程擁有。若有多個(gè)線程處于此控制權(quán)下的狀態(tài)，只有一個(gè)會(huì)被喚醒。

最近看帖子，發(fā)現(xiàn)一道面試題：

啟動(dòng)兩個(gè)線程, 一個(gè)輸出 1,3,5,7…99, 另一個(gè)輸出 2,4,6,8…100 最后 STDOUT 中按序輸出 1,2,3,4,5…100

題目要求用 Java 的 wait + notify 機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)考察對于多線程可見性的理解。

wait 和 notify 簡介

wait 和 notify 均為 Object 的方法：

Object.wait() —— 暫停一個(gè)線程

Object.notify() —— 喚醒一個(gè)線程

從以上的定義中，我們可以了解到以下事實(shí)：

想要使用這兩個(gè)方法，我們需要先有一個(gè)對象 Object。

在多個(gè)線程之間，我們可以通過調(diào)用同一個(gè)對象的wait()和notify()來實(shí)現(xiàn)不同的線程間的可見。

對象控制權(quán)（monitor）

在使用 wait 和 notify 之前，我們需要先了解對象的控制權(quán)（monitor）。在 Java 中任何一個(gè)時(shí)刻，對象的控制權(quán)只能被一個(gè)線程擁有。如何理解控制權(quán)呢？請先看下面的簡單代碼：

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Object();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    object.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

直接執(zhí)行，我們將會(huì)得到以下異常：

Exception in thread "Thread-0" java.lang.IllegalMonitorStateException
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
    at com.xiangyu.demo.ThreadTest$1.run(ThreadTest.java:10)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

出錯(cuò)的代碼在：object.wait();。這里我們需要了解以下事實(shí)：

無論是執(zhí)行對象的 wait、notify 還是 notifyAll 方法，必須保證當(dāng)前運(yùn)行的線程取得了該對象的控制權(quán)（monitor）

如果在沒有控制權(quán)的線程里執(zhí)行對象的以上三種方法，就會(huì)報(bào) java.lang.IllegalMonitorStateException 異常。

JVM 基于多線程，默認(rèn)情況下不能保證運(yùn)行時(shí)線程的時(shí)序性

在上面的示例代碼中，我們 new 了一個(gè) Thread，但是對象 object 的控制權(quán)仍在主線程里。所以會(huì)報(bào) java.lang.IllegalMonitorStateException 。

我們可以通過同步鎖來獲得對象控制權(quán)，例如：synchronized 代碼塊。對以上的示例代碼做改造：

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Object();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (object){ // 修改處
                    try {
                        object.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

再次執(zhí)行，代碼不再報(bào)錯(cuò)。

我們可以得到以下結(jié)論：

調(diào)用對象的wait()和notify()方法，需要先取得對象的控制權(quán)

可以使用synchronized (object)來取得對于 object 對象的控制權(quán)

解題

了解了對象控制權(quán)之后，我們就可以正常地使用 notify 和 wait 了，下面給出我的解題方法，供參考。

public class ThreadTest {
    private final Object flag = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
        ThreadA threadA = threadTest.new ThreadA();
        threadA.start();
        ThreadB threadB = threadTest.new ThreadB();
        threadB.start();
    }

    class ThreadA extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (flag) {
                for (int i = 0; i <= 100; i += 2) {
                    flag.notify();
                    System.out.println(i);
                    try {
                        flag.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }

        }
    }

    class ThreadB extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (flag) {
                for (int i = 1; i < 100; i += 2) {
                    flag.notify();
                    System.out.println(i);
                    try {
                        flag.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

發(fā)散：notify()和notifyAll()

這兩個(gè)方法均為 native 方法，在JDK 1.8 中的關(guān)于notify()的JavaDoc如下：

Wakes up a single thread that is waiting on this object"s monitor. If any threads are waiting on this object, one of them is chosen to be awakened.

譯為：

喚醒此 object 控制權(quán)下的一個(gè)處于 wait 狀態(tài)的線程。若有多個(gè)線程處于此 object 控制權(quán)下的 wait 狀態(tài)，只有一個(gè)會(huì)被喚醒。

也就是說，如果有多個(gè)線程在 wait 狀態(tài)，我們并不知道哪個(gè)線程會(huì)被喚醒。

在JDK 1.8 中的關(guān)于notifyAll()的JavaDoc如下：

Wakes up all threads that are waiting on this object"s monitor.

譯為：

喚醒所有處于此 object 控制權(quán)下的 wait 狀態(tài)的線程。

所以，我們需要根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)場景來考慮如何使用。

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