Java多线程：wait、notify（notifyAll）线程唤醒应用

雨点打透心脏的1/2处 2022-03-20 09:12 294阅读 0赞

### 前提概要 ###

在Java的Object类中有三个final的方法允许线程之间进行资源对象锁的通信，他们分别是： wait(), notify() and notifyAll()。

调用这些方法的当前线程必须拥有此对象监视器，否则将会报java.lang.IllegalMonitorStateException exception异常。

*  wait  
    Object的wait方法有三个重载方法，其中一个方法wait() 是无限期(一直)等待，直到其它线程调用notify或notifyAll方法唤醒当前的线程；另外两个方法wait(long timeout) 和wait(long timeout, int nanos)允许传入 当前线程在被唤醒之前需要等待的时间，timeout为毫秒数，nanos为纳秒数。
 *  notify  
    notify方法只唤醒一个等待（对象的）线程并使该线程开始执行。所以如果有多个线程等待一个对象，这个方法只会唤醒其中一个线程，选择哪个线程取决于操作系统对多线程管理的实现。
 *  notifyAll  
    notifyAll 会唤醒所有等待(对象的)线程，尽管哪一个线程将会第一个处理取决于操作系统的实现。

这些方法可以使用于“生产者-消费者”问题，消费者是在队列中等待对象的线程，生产者是在队列中释放对象并通知其他线程的线程。

**在线程唤醒机制中如果处理不当会出现虚假唤醒（spurious wakeup）的情况，也就是说线程在等待信号时即使条件不满足，但是线程仍然可能被唤醒，解决这种问题的办法是在条件判断时使用while而不使用if，例如：**

while (num == 0) { 
          System.out.println("现有鸡蛋：" + num + "颗，消费者不可消费！");
          this.wait();
    }

让我们来看一个多线程作用于同一个对象的例子，我们使用wait, notify and notifyAll方法。

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### 实现代码 ###

package com.oumuv.producerandconsumer;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /** * 生产者与消费者问题：wait、notify（notifyAll）应用 * 一个篮子可存20颗鸡蛋，鸡蛋数量小于5时生产者开始生产鸡蛋,篮子满后生产者停止生产并进入等待状态，鸡蛋数量等于0时消费者不能消费 * */
    public class ProducerAndConsumer2 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            ProducerAndConsumer2 pac = new ProducerAndConsumer2();
    
            EggKep eggKep = pac.new EggKep();
            Producer p1 = pac.new Producer(eggKep);
            Consumer c1 = pac.new Consumer(eggKep);
    
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            executorService.submit(p1);
            executorService.submit(c1);
        }
    
    
        /** * 生产者 */
        class Producer implements Runnable { 
            EggKep agg;
            public Producer(EggKep agg) { 
                this.agg = agg;
            }
            @Override
            public void run() { 
                try { 
                    for (int i = 0; i < 50; i++) { 
                        agg.produce();
                        Thread.sleep(300);
                    }
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        /** * 消费者 */
        class Consumer implements Runnable { 
            EggKep agg;
            public Consumer(EggKep agg) { 
                this.agg = agg;
            }
            @Override
            public void run() { 
                try { 
                    for (int i = 0; i < 50; i++) { 
                        agg.consume();
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        /** * 鸡蛋篮子 */
        class EggKep { 
            int maxSize = 20;//篮子大小
            int num = 0;//鸡蛋数量
            boolean flag = true;//是否开始生产，默认true生产
    
            public EggKep(int maxSize, int num) { 
                this.maxSize = maxSize;
                this.num = num;
            }
    
            public EggKep() { 
            }
    		/** *生产方法 */
            protected synchronized void produce() throws InterruptedException { 
            	//为了避免虚假唤醒，需要不断的检测满足条件
                while (!flag) { 
                    this.wait();
                }
                System.out.println("生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：" + (++num) + "颗");
                if (num == maxSize) { 
                    flag = false;
                    System.out.println("篮子满了，生产者停止工作！");
                }
                this.notify();
            }
    		/** *消费方法 */
            protected synchronized void consume() throws InterruptedException { 
                while (num == 0) { 
                    System.out.println("现有鸡蛋：" + num + "颗，消费者不可消费！");
                    this.wait();
                }
                System.out.println("消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：" + (--num) + "颗");
                if (num <= 5 && !flag) { 
                    flag = true;
                    System.out.println("通知生产者开始工作！");
                }
                this.notify();
            }
        }
    }

### 可能输出的结果 ###

现有鸡蛋：0颗，消费者不可消费！
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：1颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：0颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：1颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：2颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：3颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：2颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：3颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：4颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：5颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：4颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：5颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：6颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：7颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：6颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：7颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：8颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：9颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：10颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：9颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：10颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：11颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：12颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：11颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：12颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：13颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：14颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：13颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：14颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：15颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：16颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：17颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：16颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：17颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：18颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：19颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：18颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：19颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：20颗
    篮子满了，生产者停止工作！
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：19颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：18颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：17颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：16颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：15颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：14颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：13颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：12颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：11颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：10颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：9颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：8颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：7颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：6颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：5颗
    通知生产者开始工作！
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：6颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：7颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：8颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：9颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：8颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：9颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：10颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：11颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：10颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：11颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：12颗
    生产了一颗鸡蛋，现有鸡蛋：13颗
    消费一颗鸡蛋，现有鸡蛋：12颗
    .....

#### 代码托管：[https://github.com/Oumuv/ThreadDemo][https_github.com_Oumuv_ThreadDemo] ####

[https_github.com_Oumuv_ThreadDemo]: https://github.com/Oumuv/ThreadDemo