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详解Object的wait()、notify()、notifyAll()


 

   

  Java并发之线程间协作Object的wait()、notify()、notifyAll()

  wait()、notify()和notifyAll()是Object类中的方法:

  1)wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法,并且为final方法,无法被重写。

  2)调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞,并且当前线程必须拥有此对象的monitor(即锁)

  3)调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程,如果有多个线程都在等待这个对象的 monitor,则只能唤醒其中一个线程;

  4)调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程;

  为何这三个不是Thread类声明中的方法,而是Object类中声明的方法(当然由于Thread类继承了Object类,所以Thread也可以调用者三个方法)?其实这个问题很简单,由于每个对象都拥有monitor(即锁),所以让当前线程等待某个对象的锁,当然应该通过这个对象来操作了。而不是用当前线程来操作,因为当前线程可能会等待多个线程的锁,如果通过线程来操作,就非常复杂了。

  上面已经提到,如果调用某个对象的wait()方法,当前线程必须拥有这个对象的monitor(即锁),因此调用wait()方法必须在同步块或者同步方法中进行(synchronized块或者synchronized方法)。

  调用某个对象的wait()方法,相当于让当前线程交出此对象的monitor,然后进入等待状态,等待后续再次获得此对象的锁(Thread类中的sleep方法使当前线程暂停执行一段时间,从而让其他线程有机会继续执行,但它并不释放对象锁);

  notify()方法能够唤醒一个正在等待该对象的monitor的线程,当有多个线程都在等待该对象的monitor的话,则只能唤醒其中一个线程,具体唤醒哪个线程则不得而知。

  同样地,调用某个对象的notify()方法,当前线程也必须拥有这个对象的monitor,因此调用notify()方法必须在同步块或者同步方法中进行(synchronized块或者synchronized方法)。

  nofityAll()方法能够唤醒所有正在等待该对象的monitor的线程,这一点与notify()方法是不同的。

  这里要注意一点:notify()和notifyAll()方法只是唤醒等待该对象的monitor的线程,并不决定哪个线程能够获取到monitor。

  举个简单的例子:假如有三个线程Thread1、Thread2和Thread3都在等待对象objectA的monitor,此时Thread4拥有对象objectA的monitor,当在Thread4中调用objectA.notify()方法之后,Thread1、Thread2和Thread3只有一个能被唤醒。注意,被唤醒不等于立刻就获取了objectA的monitor。假若在Thread4中调用objectA.notifyAll()方法,则Thread1、Thread2和Thread3三个线程都会被唤醒,至于哪个线程接下来能够获取到objectA的monitor就具体依赖于操作系统的调度了。

  上面尤其要注意一点,一个线程被唤醒不代表立即获取了对象的monitor,只有等调用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized块,释放对象锁后,其余线程才可获得锁执行。

  [java] 

  package com.gpl.concurrent.lock;

  public class Test {

  public static Object object = new Object();

  public static void main(String[] args) {

  Thread1 thread1 = new Thread1();

  Thread2 thread2 = new Thread2();

  thread1.setName("我是Thread1");

  thread2.setName("我是Thread2");

  thread1.start();

  try {

  Thread.sleep(2000);

  } catch (InterruptedException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  thread2.start();

  }

  static class Thread1 extends Thread{

  @Override

  public void run() {

  synchronized (object) {

  try {

  String name=Thread.currentThread().getName();

  System.out.println(name+"执行了");

  object.wait();

  System.out.println(name+"继续执行");

  } catch (InterruptedException e) {

  }

  System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"获取到了锁");

  }

  }

  }

  static class Thread2 extends Thread{

  @Override

  public void run() {

  synchronized (object) {

  String name=Thread.currentThread().getName();

  System.out.println(name+"执行了");

  object.notify();

  System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"调用了object.notify()");

  }

  System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"释放了锁");

  }

  }

  }

  结果:

  在Java中,可以通过配合调用Object对象的wait()方法和notify()方法或notifyAll()方法来实现线程间的通信。在线程中调用wait()方法,将阻塞等待其他线程的通知(其他线程调用notify()方法或notifyAll()方法),在线程中调用notify()方法或notifyAll()方法,将通知其他线程从wait()方法处返回。

  Object是所有类的超类,它有5个方法组成了等待/通知机制的核心:notify()、notifyAll()、wait()、wait(long)和wait(long,int)。在Java中,所有的类都从Object继承而来,因此,所有的类都拥有这些共有方法可供使用。而且,由于他们都被声明为final,因此在子类中不能覆写任何一个方法。

  这里详细说明一下各个方法在使用中需要注意的几点:

  1、wait()

  public final void wait() throws InterruptedException,IllegalMonitorStateException

  该方法用来将当前线程置入休眠状态,直到接到通知或被中断为止。在调用wait()之前,线程必须要获得该对象的对象级别锁,即只能在同步方法或同步块中调用wait()方法。进入wait()方法后,当前线程释放锁。在从wait()返回前,线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用wait()时,没有持有适当的锁,则抛出IllegalMonitorStateException,它是RuntimeException的一个子类,因此,不需要try-catch结构。

  2、notify()

  public final native void notify() throws IllegalMonitorStateException

  该方法也要在同步方法或同步块中调用,即在调用前,线程也必须要获得该对象的对象级别锁,的如果调用notify()时没有持有适当的锁,也会抛出IllegalMonitorStateException。

  该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程。如果有多个线程等待,则线程规划器任意挑选出其中一个wait()状态的线程来发出通知,并使它等待获取该对象的对象锁(notify后,当前线程不会马上释放该对象锁,wait所在的线程并不能马上获取该对象锁,要等到程序退出synchronized代码块后,当前线程才会释放锁,wait所在的线程也才可以获取该对象锁),但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们。当第一个获得了该对象锁的wait线程运行完毕以后,它会释放掉该对象锁,此时如果该对象没有再次使用notify语句,则即便该对象已经空闲,其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知,会继续阻塞在wait状态,直到这个对象发出一个notify或notifyAll。这里需要注意:它们等待的是被notify或notifyAll,而不是锁。这与下面的notifyAll()方法执行后的情况不同。

  3、notifyAll()

  public final native void notifyAll() throws IllegalMonitorStateException

  该方法与notify()方法的工作方式相同,重要的一点差异是:

  notifyAll使所有原来在该对象上wait的线程统统退出wait的状态(即全部被唤醒,不再等待notify或notifyAll,但由于此时还没有获取到该对象锁,因此还不能继续往下执行),变成等待获取该对象上的锁,一旦该对象锁被释放(notifyAll线程退出调用了notifyAll的synchronized代码块的时候),他们就会去竞争。如果其中一个线程获得了该对象锁,它就会继续往下执行,在它退出synchronized代码块,释放锁后,其他的已经被唤醒的线程将会继续竞争获取该锁,一直进行下去,直到所有被唤醒的线程都执行完毕。

  4、wait(long)和wait(long,int)

  显然,这两个方法是设置等待超时时间的,后者在超值时间上加上ns,精度也难以达到,因此,该方法很少使用。对于前者,如果在等待线程接到通知或被中断之前,已经超过了指定的毫秒数,则它通过竞争重新获得锁,并从wait(long)返回。另外,需要知道,如果设置了超时时间,当wait()返回时,我们不能确定它是因为接到了通知还是因为超时而返回的,因为wait()方法不会返回任何相关的信息。但一般可以通过设置标志位来判断,在notify之前改变标志位的值,在wait()方法后读取该标志位的值来判断,当然为了保证notify不被遗漏,我们还需要另外一个标志位来循环判断是否调用wait()方法。

  深入理解:

  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。

  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。