Java 多线程（七）线程间的通信——wait及notify方法

线程间的相互作用

　　线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。

　　Object类中相关的方法有两个notify方法和三个wait方法：

　　http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html

　　因为wait和notify方法定义在Object类中，因此会被所有的类所继承。

　　这些方法都是final的，即它们都是不能被重写的，不能通过子类覆写去改变它们的行为。

wait()方法

　　wait()方法使得当前线程必须要等待，等到另外一个线程调用notify()或者notifyAll()方法。

　　当前的线程必须拥有当前对象的monitor，也即lock，就是锁。

　　线程调用wait()方法，释放它对锁的拥有权，然后等待另外的线程来通知它（通知的方式是notify()或者notifyAll()方法），这样它才能重新获得锁的拥有权和恢复执行。

　　要确保调用wait()方法的时候拥有锁，即，wait()方法的调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。

　　一个小比较：

　　当线程调用了wait()方法时，它会释放掉对象的锁。

　　另一个会导致线程暂停的方法：Thread.sleep()，它会导致线程睡眠指定的毫秒数，但线程在睡眠的过程中是不会释放掉对象的锁的。

notify()方法

　　notify()方法会唤醒一个等待当前对象的锁的线程。

　　如果多个线程在等待，它们中的一个将会选择被唤醒。这种选择是随意的，和具体实现有关。（线程等待一个对象的锁是由于调用了wait方法中的一个）。

　　被唤醒的线程是不能被执行的，需要等到当前线程放弃这个对象的锁。

　　被唤醒的线程将和其他线程以通常的方式进行竞争，来获得对象的锁。也就是说，被唤醒的线程并没有什么优先权，也没有什么劣势，对象的下一个线程还是需要通过一般性的竞争。

　　notify()方法应该是被拥有对象的锁的线程所调用。

　　（This method should only be called by a thread that is the owner of this object's monitor.）

　　换句话说，和wait()方法一样，notify方法调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。

　　wait()和notify()方法要求在调用时线程已经获得了对象的锁，因此对这两个方法的调用需要放在synchronized方法或synchronized块中。

　　一个线程变为一个对象的锁的拥有者是通过下列三种方法：

　　1.执行这个对象的synchronized实例方法。

　　2.执行这个对象的synchronized语句块。这个语句块锁的是这个对象。

　　3.对于Class类的对象，执行那个类的synchronized、static方法。

程序实例

　　利用两个线程，对一个整形成员变量进行变化，一个对其增加，一个对其减少，利用线程间的通信，实现该整形变量0101这样交替的变更。

NumberTest

public class NumberHolder
{private int number;public synchronized void increase(){if (0 != number){try{wait();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}// 能执行到这里说明已经被唤醒// 并且number为0number++;System.out.println(number);// 通知在等待的线程
        notify();}public synchronized void decrease(){if (0 == number){try{wait();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}// 能执行到这里说明已经被唤醒// 并且number不为0number--;System.out.println(number);notify();}}public class IncreaseThread extends Thread
{private NumberHolder numberHolder;public IncreaseThread(NumberHolder numberHolder){this.numberHolder = numberHolder;}@Overridepublic void run(){for (int i = 0; i < 20; ++i){// 进行一定的延时try{Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}// 进行增加操作
            numberHolder.increase();}}}public class DecreaseThread extends Thread
{private NumberHolder numberHolder;public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder){this.numberHolder = numberHolder;}@Overridepublic void run(){for (int i = 0; i < 20; ++i){// 进行一定的延时try{Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}// 进行减少操作
            numberHolder.decrease();}}}public class NumberTest
{public static void main(String[] args){NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);t1.start();t2.start();}}

　　如果再多加上两个线程呢？

　　即把其中的NumberTest类改为如下：

NumberTest 4线程

public class NumberTest
{public static void main(String[] args){NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);Thread t3 = new IncreaseThread(numberHolder);Thread t4 = new DecreaseThread(numberHolder);t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();}}

　　运行后发现，加上t3和t4之后结果就错了。

　　为什么两个线程的时候执行结果正确而四个线程的时候就不对了呢？

　　因为线程在wait()的时候，接收到其他线程的通知，即往下执行，不再进行判断。两个线程的情况下，唤醒的肯定是另一个线程；但是在多个线程的情况下，执行结果就会混乱无序。

　　比如，一个可能的情况是，一个增加线程执行的时候，其他三个线程都在wait，这时候第一个线程调用了notify()方法，其他线程都将被唤醒，然后执行各自的增加或减少方法。

　　解决的方法就是：在被唤醒之后仍然进行条件判断，去检查要改的数字是否满足条件，如果不满足条件就继续睡眠。把两个方法中的if改为while即可。

NumberHolder 4线程

public class NumberHolder
{private int number;public synchronized void increase(){while (0 != number){try{wait();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}// 能执行到这里说明已经被唤醒// 并且number为0number++;System.out.println(number);// 通知在等待的线程
        notify();}public synchronized void decrease(){while (0 == number){try{wait();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}// 能执行到这里说明已经被唤醒// 并且number不为0number--;System.out.println(number);notify();}}

参考资料

　　圣思园张龙老师Java SE系列视频教程。

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