wait 和notify的应用场景

在学习wait，notify之前首先需要解释java中wait()和notify()的应用场景。wait和notify提供了对多个线程之间的等待和通知操作。例如抓取站外多张图片通常会通过多个thread同时进行，但主线程需要等到这批数据返回的结果。

多线程操作通常都有提交者(submiter)和执行者(executor)，java通过concurrent包提供的Executors提供了很好的支持，如果不通过wait和notify，只能通过轮循来实现，实际上是很低效的：

看看之前我们网站的fetch实现方式：

def fetch(self, url):

for i in range(2):

title, images = build_fetch(url).fetch(url)

if images:

break

if images:

images = images[:150]

self._finished = False

self._total = len(images)

current = 0

while current < self._total:

self.pool.queueTask(self.check_image, images[current:current + self._per_check], self.collect_image)

current = current + self._per_check

from time import sleep

# 等待抓取完毕

while not self._finished:

sleep(0.05)

pass

return title, self._urls

java

首先可以这样理解，每个object实际上自身和一个monitor(锁)关联，object.wait(timeout) :使当前线程放弃object的锁并等待，除非其它线程调用了object.notify()或者object.notifyAll()，或者使等待线程中断，或者等待了timeout时间。

object.notify():随机唤醒一个等待在object的线程 ,该线程和其他活动线程一起争夺object的锁。

object.notifyAll():唤醒所有等待在object的线程 ,线程和其他活动线程一起争夺object的锁。

根据 java api doc ，使用wait,notify注意事项：

1. 调用线程必须已经获得了object的锁，即在synchronized方法或者synchronized(object){}语句块中调用。

2. 调用线程被唤醒后实际上并不会立即执行后续操作，它要先和其它活动线程竞争获得当前对象的锁，得到对象锁后才能接着执行wait后代码。

下面是一个例子：

public class Tester3 {

public synchronized void take() {

System.out.println("take");

try {

Thread.currentThread().sleep(5000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

public synchronized void put() {

System.out.println("put");

}

/**

* @param args

*/

public static void main(String[] args) {

final Tester3 tester = new Tester3();

Thread t = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("take begin");

tester.take();

System.out.println("take end");

}

});

t.start();

t = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("put begin");

tester.put();

System.out.println("put end");

}

});

t.start();

}

}

输出(put必须等到get释放锁之后才能被执行)：

take begin

put begin

take

take end

put

put end

python

python对象没有隐式的和一个锁关联，且python中的 wait，notify是由python语言自身利用锁(Lock)实现，实现类为Condition,但是概念思想上是和java保留一致，如果要模拟 java的话，只需创建python对象时，显式将一个Condition实例赋给创建对象的一个成员属性，那么可以对应java中的doc来看一下 python的实现：

threading.py Condition类：

1。wait，notify必须在获得当前对象锁的前提下：

def wait(self, timeout=None):

if not self._is_owned():

raise RuntimeError("cannot wait on un-aquired lock")

.......

def notify(self, n=1):

if not self._is_owned():

raise RuntimeError("cannot notify on un-aquired lock")

.......

可见在wait,notify时都要进行检查，其中self._is_owned()正是判断调用线程是否获得了Condition的内置锁，也即java中对象monitor的概念。

2.wait调用后会使当前线程放弃已经获得对象锁：

def wait(self, timeout=None):

.....

saved_state = self._release_save()

其中 self._release_save正是进行了放弃Condition内置锁的操作，也对应着java先放弃对象monitor的概念

3.wait 使当前线程等待的实现

java doc说明：将当前线程加入object的waitset，然后等待。

python实现为：当前线程在一个新建锁上等待，把该锁加入到condition的等待数组中，线程等待锁的release

def wait(self, timeout=None):

...

#新建一把锁

waiter = _allocate_lock()

#现获得一次，后面再获得就阻测

waiter.acquire()

#记录等待

self.__waiters.append(waiter)

.....

if timeout is None:

#在该锁上等待

waiter.acquire()

if __debug__:

self._note("%s.wait(): got it", self)

4.notify唤醒等待线程实现

同java不同，java notify唤醒的线程不能确定，而python则能确定，一定是第一个调用wait的线程被唤醒，即为先进先出的队列结构。

对于python为：release __waiters等待数组的第一个锁，对应的等待线程即可重新开始在wait函数内运行：

def notify(self, n=1):

....

waiters = __waiters[:n]

for waiter in waiters:

#锁释放，意味着等待锁的对应线程可是从wait函数运行

waiter.release()

try:

__waiters.remove(waiter)

except ValueError:

pass

5.唤醒线程和其他活动线程争夺对象锁

唤醒线程并不是立刻从wait()返回开始它的实际操作，而是要先争夺conditon的内置锁，即java的object monitor：

def wait(self, timeout=None):

#等待在新建锁上

if timeout is None:

waiter.acquire()

#新建锁释放了，但是要先获得condition内置锁才能返回

self._acquire_restore(saved_state)

6.wait的超时处理与notifyAll 略

实例：

分别用java与python实现了经典的生产者与消费者模型

原文：http://yiminghe.iteye.com/blog/673379