Java如何正确的使用wait-notify方法
小小茶花女 人气:0问题:
sleep() 和 wait() 有什么区别?
1. sleep(long n) 和 wait(long n) 的区别
(1) sleep 是 Thread 方法,而 wait 是 Object 的方法 ;
(2) sleep 不需要强制和 synchronized 配合使用,但 wait 需要 和 synchronized 一起用 ;
(3) sleep 在睡眠的同时,不会释放对象锁的,但 wait 在等待的时候会释放对象锁 ;
(4) 它们 状态 TIMED_WAITING;
@Slf4j public class Test1 { private static final Object lock = new Object(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (lock){ log.debug("t1线程获得锁...."); try { Thread.sleep(20000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } },"t1").start(); // 等待1s,让线程去执行t1线程 Thread.sleep(1000); // 获取不到锁,因为t1线程在睡眠期间并不会释放锁 synchronized (lock){ log.debug("主线程想要获取锁...."); } } }
执行sleep()方法后的结果:在线程t1睡眠期间,主线程没有获得锁
10:34:34.574 [t1] DEBUG com.example.test.Test1 - t1线程获得锁....
@Slf4j public class Test1 { private static final Object lock = new Object(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (lock){ log.debug("t1线程获得锁...."); try { lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } },"t1").start(); // 等待1s,让线程去执行t1线程 Thread.sleep(1000); // 获取不到锁,因为t1线程在睡眠期间并不会释放锁 synchronized (lock){ log.debug("主线程想要获取锁...."); } } }
执行wait()方法后的结果:线程t1等待20s,在线程t1等待期间,主线程获得了锁
10:36:22.723 [t1] DEBUG com.example.test.Test1 - t1线程获得锁....
10:36:23.721 [main] DEBUG com.example.test.Test1 - 主线程想要获取锁....
2. 正确使用wait-notify方法 [while(条件)+wait]
场景:有几个小孩都想进入房间内使用算盘(CPU)进行计算,老王(操作系统)就使用了一把锁(synchronized)让同一时间只有一个小孩能进入房间使用算盘,于是他们排队进入房间。
(1) 小南最先获取到了锁,进入到房间内,但是由于条件不满足(没烟干不了活),小南不能继续进行计算 ,但小南如果一直占用着锁,其它人就得一直阻塞,效率太低。
(2) 于是老王单开了一间休息室(调用 wait 方法),让小南到休息室(WaitSet)等着去了,这时锁释放开, 其它人可以由老王随机安排进屋
(3) 直到小M将烟送来,大叫一声 [ 你的烟到了 ] (调用 notify 方法)
(4) 小南于是可以离开休息室,重新进入竞争锁的队列
下面我们看如何正确的实现这个场景
2.1 问题1
@Slf4j public class Test2 { private static final Object room = new Object(); // 是否有烟,默认没有 private static boolean hasCigarette = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(!hasCigarette){ log.debug("没烟,先歇会!"); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(hasCigarette){ log.debug("有烟,[{}],可以开始干活了", hasCigarette); } } },"小南").start(); // 其他5个线程也想获取锁进入房间 for(int i=0;i<5;i++){ new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("可以开始干活了"); } },"其他人").start(); } // 主线程等待1s Thread.sleep(1000); // 因为小南线程使用sleep()方法,因此他在睡眠期间并不释放锁,送烟的没办法拿到锁进入房间送烟 new Thread(()->{ synchronized (room){ hasCigarette = true; } },"送烟的").start(); } }
执行结果:
11:10:50.556 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:10:50.565 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
11:10:52.565 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:10:52.565 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:10:52.565 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:10:52.565 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:10:52.565 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:10:52.565 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
(1) 小南线程在睡眠期间并不释放锁,因此其他线程线程也没办法获取到锁进入房间,送烟线程就没办法送烟;
(2) 其它干活的线程,都要一直阻塞,效率太低 ;
要解决上述的问题,需要使用wait-notify机制
2.2 问题2
@Slf4j public class Test2 { private static final Object room = new Object(); // 是否有烟,默认没有 private static boolean hasCigarette = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(!hasCigarette){ log.debug("没烟,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(hasCigarette){ log.debug("有烟,[{}],可以开始干活了", hasCigarette); } } },"小南").start(); // 其他5个线程也想获取锁进入房间 for(int i=0;i<5;i++){ new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("可以开始干活了"); } },"其他人").start(); } // 主线程等待1s Thread.sleep(1000); // 送烟的,唤醒正在睡眠的小南线程 new Thread(()->{ synchronized (room){ hasCigarette = true; room.notify(); } },"送烟的").start(); } }
执行结果:
11:21:36.775 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:21:36.780 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
11:21:36.780 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:21:36.780 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:21:36.781 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:21:36.781 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:21:36.781 [其他人] DEBUG com.example.test.Test2 - 可以开始干活了
11:21:37.773 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[true]
11:21:37.774 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟,[true],可以开始干活了
解决了其他线程阻塞问题,但是如果有其他线程也在等待呢?就是说等待的线程不止小南一个,那么会不会唤醒错了呢?
2.3 问题3
@Slf4j public class Test2 { private static final Object room = new Object(); // 是否有烟,默认没有 private static boolean hasCigarette = false; // 是否有外卖,默认没有 static boolean hasTakeout = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(!hasCigarette){ log.debug("没烟,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(hasCigarette){ log.debug("有烟,[{}],可以开始干活了", hasCigarette); }else { log.debug("没干成活.."); } } },"小南").start(); new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(!hasTakeout){ log.debug("没外卖,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(hasTakeout){ log.debug("有外卖,[{}],可以开始干活了", hasTakeout); }else{ log.debug("没干成活.."); } } },"小女").start(); // 主线程等待1s Thread.sleep(1000); new Thread(()->{ synchronized (room){ hasTakeout = true; log.debug("外卖到了...."); room.notify(); } },"送外卖的").start(); } }
执行结果:送外卖的应该叫醒小女但是却把小南叫醒了
11:31:50.989 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:31:50.994 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
11:31:50.994 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖没?[false]
11:31:50.994 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 没外卖,先歇会!
11:31:51.987 [送外卖的] DEBUG com.example.test.Test2 - 外卖到了....
11:31:51.988 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:31:51.988 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没干成活..
notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程,这时如果有其它线程也在等待,那么就可能唤醒不了正确的线程,称之为【虚假唤醒】
2.4 问题4
解决方法:改为 notifyAll
new Thread(()->{ synchronized (room){ hasTakeout = true; log.debug("外卖到了...."); room.notifyAll(); } },"送外卖的").start();
执行结果:
11:34:24.789 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:34:24.798 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
11:34:24.798 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖没?[false]
11:34:24.802 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 没外卖,先歇会!
11:34:25.794 [送外卖的] DEBUG com.example.test.Test2 - 外卖到了....
11:34:25.794 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖没?[true]
11:34:25.794 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖,[true],可以开始干活了
11:34:25.794 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:34:25.795 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没干成活..
从结果可以看出小女干成活,小南没有干成活。既然送烟的没到,小南应该继续等待才行,等送烟的来了再干活。
用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题,但使用 if + wait 判断仅有一次机会,一旦条件不成立,就没有重新判断的机会了
2.5 最终结果
@Slf4j public class Test2 { private static final Object room = new Object(); // 是否有烟,默认没有 private static boolean hasCigarette = false; // 是否有外卖,默认没有 static boolean hasTakeout = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); while (!hasCigarette){ log.debug("没烟,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(hasCigarette){ log.debug("有烟,[{}],可以开始干活了", hasCigarette); }else { log.debug("没干成活.."); } } },"小南").start(); new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(!hasTakeout){ log.debug("没外卖,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(hasTakeout){ log.debug("有外卖,[{}],可以开始干活了", hasTakeout); }else{ log.debug("没干成活.."); } } },"小女").start(); // 主线程等待1s Thread.sleep(1000); // 送烟的,唤醒正在睡眠的小南线程 new Thread(()->{ synchronized (room){ hasTakeout = true; log.debug("外卖到了...."); room.notifyAll(); } },"送外卖的").start(); } } @Slf4j public class Test2 { private static final Object room = new Object(); // 是否有烟,默认没有 private static boolean hasCigarette = false; // 是否有外卖,默认没有 static boolean hasTakeout = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); while (!hasCigarette){ log.debug("没烟,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有烟没?[{}]", hasCigarette); if(hasCigarette){ log.debug("有烟,[{}],可以开始干活了", hasCigarette); }else { log.debug("没干成活.."); } } },"小南").start(); new Thread(()->{ synchronized (room){ log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(!hasTakeout){ log.debug("没外卖,先歇会!"); try { room.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } log.debug("有外卖没?[{}]", hasTakeout); if(hasTakeout){ log.debug("有外卖,[{}],可以开始干活了", hasTakeout); }else{ log.debug("没干成活.."); } } },"小女").start(); // 主线程等待1s Thread.sleep(1000); // 送烟的,唤醒正在睡眠的小南线程 new Thread(()->{ synchronized (room){ hasTakeout = true; log.debug("外卖到了...."); room.notifyAll(); } },"送外卖的").start(); } }
执行结果:当没烟的时候,小南线程继续等待,等待下一次判断有烟的时候再干活
11:38:36.206 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 有烟没?[false]
11:38:36.212 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
11:38:36.212 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖没?[false]
11:38:36.212 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 没外卖,先歇会!
11:38:37.205 [送外卖的] DEBUG com.example.test.Test2 - 外卖到了....
11:38:37.205 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖没?[true]
11:38:37.205 [小女] DEBUG com.example.test.Test2 - 有外卖,[true],可以开始干活了
11:38:37.205 [小南] DEBUG com.example.test.Test2 - 没烟,先歇会!
使用wait-notify的正确姿势:
synchronized(lock) { while(条件不成立) { lock.wait(); } } //另一个线程 synchronized(lock) { lock.notifyAll(); }
调用wait()和notify()系列方法进行线程通信的要点如下:
(1) 调用某个同步对象locko的wait()和notify()类型方法前,必须要取得这个锁对象的监视锁,所以wait()和notify()类型方法必须放在synchronized(locko)同步块中,如果没有获得监视锁,JVM就会报IllegalMonitorStateException异常。
(2) 调用wait()方法时使用while进行条件判断,如果是在某种条件下进行等待,对条件的判断就不能使用if语句做一次性判断,而是使用while循环进行反复判断。只有这样才能在线程被唤醒后继续检查wait的条件,并在条件没有满足的情况下继续等待。
总结
本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!
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