JAVA多线程中wait()方法的详细分析
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本文出自【赵彦军的博客】
文章目录
- wait 和 notify 简介
- 对象控制权(monitor)
- 解题
- 发散:notify()和notifyAll()
- 扩展
最近看帖子,发现一道面试题:
启动两个线程, 一个输出 1,3,5,7…99, 另一个输出 2,4,6,8…100 最后 STDOUT 中按序输出 1,2,3,4,5…100
题目要求用 Java 的 wait + notify 机制来实现,重点考察对于多线程可见性的理解。
wait 和 notify 简介
wait 和 notify 均为 Object 的方法:
- Object.wait() —— 暂停一个线程
- Object.notify() —— 唤醒一个线程
从以上的定义中,我们可以了解到以下事实:
- 想要使用这两个方法,我们需要先有一个对象 Object。
- 在多个线程之间,我们可以通过调用同一个对象的wait()和notify()来实现不同的线程间的可见。
对象控制权(monitor)
在使用 wait 和 notify 之前,我们需要先了解对象的控制权(monitor)。在 Java 中任何一个时刻,对象的控制权只能被一个线程拥有。如何理解控制权呢?请先看下面的简单代码:
public class Util {public void run(){Object ob = new Object();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {ob.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}).start();}
}
直接执行,我们将会得到以下异常:
E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: Thread-3Process: com.example.myapplication, PID: 12211java.lang.IllegalMonitorStateException: object not locked by thread before wait()at java.lang.Object.wait(Native Method)at java.lang.Object.wait(Object.java:442)at java.lang.Object.wait(Object.java:568)at com.example.myapplication.Util$1.run(Util.java:20)at java.lang.Thread.run(Thread.java:929)
出错的代码在:object.wait();。这里我们需要了解以下事实:
- 无论是执行对象的 wait、notify 还是 notifyAll 方法,必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权(monitor)
- 如果在没有控制权的线程里执行对象的以上三种方法,就会报 java.lang.IllegalMonitorStateException 异常。
- JVM 基于多线程,默认情况下不能保证运行时线程的时序性
在上面的示例代码中,我们 new 了一个 Thread,但是对象 object 的控制权仍在主线程里。所以会报 java.lang.IllegalMonitorStateException 。
我们可以通过同步锁来获得对象控制权,例如:synchronized 代码块。对以上的示例代码做改造:
public class Util {public void run(){Object ob = new Object();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (ob){try {ob.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();}
}
再次执行,代码不再报错。
我们可以得到以下结论:
- 调用对象的wait()和notify()方法,需要先取得对象的控制权
- 可以使用synchronized (object)来取得对于 object 对象的控制权
解题
了解了对象控制权之后,我们就可以正常地使用 notify 和 wait 了,下面给出我的解题方法,供参考。
方法一:
public class Util {public void run(){Object ob = new Object();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (ob){try {for (int i = 0 ;i < 100; i=i+2){ob.notify();Log.d("num--", "" + i); //偶数ob.wait();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (ob){try {for (int i = 1 ;i < 100; i=i+2){ob.notify();Log.d("num------", "" + i); //奇数ob.wait();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();}
}
方法二:
public class Util {public void run(){Object ob = new Object();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (ob){try {for (int i = 0 ;i < 100; i=i+2){Log.d("num--", "" + i); //偶数ob.notifyAll();ob.wait();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (ob){try {for (int i = 1 ;i < 100; i=i+2){Log.d("num------", "" + i); //奇数ob.notifyAll();ob.wait();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();}
}
发散:notify()和notifyAll()
这两个方法均为 native 方法,在JDK 1.8 中的关于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.
译为:
唤醒此 object 控制权下的一个处于 wait 状态的线程。若有多个线程处于此 object 控制权下的 wait 状态,只有一个会被唤醒。
也就是说,如果有多个线程在 wait 状态,我们并不知道哪个线程会被唤醒。
在JDK 1.8 中的关于notifyAll()的JavaDoc如下:
Wakes up all threads that are waiting on this object’s monitor.
译为:
唤醒所有处于此 object 控制权下的 wait 状态的线程。
所以,我们需要根据实际的业务场景来考虑如何使用。
扩展
关于对象锁,notify只是唤醒一个线程B,B这个线程要等到当前对象释放synchronized的对象锁才能执行,也就是A flag.wait()才能执行。再用高级点的说法,就是notify是等待池进入锁池。
wait()方法 表示持有对象锁的线程A准备释放对象锁权限,释放CPU资源并进入等待。
Wait() 和notify() 方法只能从synchronized方法或块中调用,需要在其他线程正在等待的对象上调用notify方法。
notifyAll 通知JVM唤醒所有竞争该对象锁的线程,线程A synchronized 代码作用域结束后,JVM通过算法将对象锁权限指派给某个线程X,所有被唤醒的线程不再等待。线程X synchronized 代码作用域结束后,之前所有被唤醒的线程都有可能获得该对象锁权限,这个由JVM算法决定。
通俗比喻:
有两个人A和B都要和一个女孩G约会(A线程和B线程都调用synchronized约会方法,锁对象G.class)。
A率先和G约会了(A线程进入synchronized方法),B只能等着。
A在约会途中被电话叫走,把G凉在那里(调用G.class.wait())。
这时候B发现G没人约会了,于是上场(B线程进入synchronized方法)。
等到B和G约会完成,B又打电话叫A回来继续约会(B线程调用G.class.notify()方法),A才回来继续约会直到完成。
notifyAll()就是不止A和B了,可能有更多的人要和G约会,等A走了之后某个人上场。
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