Thread之线程间的通信--Wait()、Notify()和NotifyAll()-蒲公英云

接上一篇：Thread之结束线程(8)

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我们来看下Wait()

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Wait()是归属于Object ，来看下API上怎么讲。

wait

public final void wait(long timeout)
                throws InterruptedException

导致当前线程等待，直到另一个线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法，或指定的时间已过。

当前的线程必须拥有该对象的显示器。

此方法使当前线程（称为T ）将其放置在该对象的等待集中，然后放弃对该对象的任何和所有同步声明。线程T变得禁用线程调度目的，并且休眠，直到发生四件事情之一：

然后从该对象的等待集中删除线程T ，并重新启用线程调度。然后它以通常的方式与其他线程竞争在对象上进行同步的权限; 一旦获得了对象的控制，其对对象的所有同步声明就恢复到现状 - 也就是在调用wait方法之后的情况。线程T然后从调用wait方法返回。因此，从返回wait方法，对象和线程的同步状态T正是因为它是当wait被调用的方法。

线程也可以唤醒，而不会被通知，中断或超时，即所谓的虚假唤醒 。虽然这在实践中很少会发生，但应用程序必须通过测试应该使线程被唤醒的条件来防范，并且如果条件不满足则继续等待。换句话说，等待应该总是出现在循环中，就像这样：

synchronized (obj) {
         while (<condition does not hold>)
             obj.wait(timeout);
         ... // Perform action appropriate to condition
     }

（有关此主题的更多信息，请参阅Doug Lea的“Java并行编程（第二版）”（Addison-Wesley，2000）中的第3.2.3节或Joshua Bloch的“有效Java编程语言指南”（Addison- Wesley，2001）。

如果当前线程interrupted任何线程之前或在等待时，那么InterruptedException被抛出。如上所述，在该对象的锁定状态已恢复之前，不会抛出此异常。

请注意， wait方法，因为它将当前线程放入该对象的等待集，仅解锁此对象; 当前线程可以同步的任何其他对象在线程等待时保持锁定。

该方法只能由作为该对象的监视器的所有者的线程调用。有关线程可以成为监视器所有者的方法的说明，请参阅notify方法。

参数

timeout - 以毫秒为单位等待的最长时间。

异常

IllegalArgumentException - 如果超时值为负。

IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是对象监视器的所有者。

InterruptedException - 如果任何线程在当前线程等待通知之前或当前线程中断当前线程。当抛出此异常时，当前线程的中断状态将被清除。

另请参见：

notify() ， notifyAll()

一些其他线程调用该对象的notify方法，并且线程T恰好被任意选择为被唤醒的线程。
某些其他线程调用此对象的notifyAll方法。
一些其他线程interrupts线程T。
指定的实时数量已经过去，或多或少。然而，如果timeout为零，则不考虑实时，线程等待直到通知。
- wait
```
public final void wait(long timeout,
                       int nanos)
                throws InterruptedException
```
  导致当前线程等待，直到另一个线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法，或其他一些线程中断当前线程，或一定量的实时时间。
  
  这种方法类似于一个参数的wait方法，但它允许对放弃之前等待通知的时间进行更精细的控制。以纳秒为单位的实时数量由下式给出：
```
1000000*timeout+nanos
```
  在所有其他方面，该方法与一个参数的方法wait(long)相同。特别是， wait(0, 0)意味着同样的事情wait(0) 。
  
  当前的线程必须拥有该对象的显示器。线程释放此监视器的所有权，并等待直到发生以下两种情况之一：
  
  然后线程等待，直到它可以重新获得监视器的所有权并恢复执行。
  
  像在一个参数版本中，中断和虚假唤醒是可能的，并且该方法应该始终在循环中使用：
```
synchronized (obj) {
         while (<condition does not hold>)
             obj.wait(timeout, nanos);
         ... // Perform action appropriate to condition
     }
```
  该方法只能由作为该对象的监视器的所有者的线程调用。有关线程可以成为监视器所有者的方式的说明，请参阅notify方法。
  
  参数
  
  timeout - 以毫秒为单位等待的最长时间。
  
  nanos - 额外的时间，以纳秒范围0-999999。
  
  异常
  
  IllegalArgumentException - 如果超时值为负值或 IllegalArgumentException值不在0-999999范围内。
  
  IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是此对象的监视器的所有者。
  
  InterruptedException - 如果任何线程在当前线程等待通知之前或当前线程中断当前线程。当抛出此异常时，当前线程的中断状态将被清除。
  - 另一个线程通知等待该对象的监视器的线程通过调用notify方法或notifyAll方法来唤醒。
  - 由timeout毫秒加nanos纳秒参数指定的超时时间已过。
- wait
```
public final void wait()
                throws InterruptedException
```
  导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的notify()方法或notifyAll()方法。换句话说，这个方法的行为就好像简单地执行呼叫wait(0) 。
  
  当前的线程必须拥有该对象的显示器。该线程释放此监视器的所有权，并等待另一个线程通知等待该对象监视器的线程通过调用notify方法或notifyAll方法notifyAll 。然后线程等待，直到它可以重新获得监视器的所有权并恢复执行。
  
  像在一个参数版本中，中断和虚假唤醒是可能的，并且该方法应该始终在循环中使用：
```
synchronized (obj) {
         while (<condition does not hold>)
             obj.wait();
         ... // Perform action appropriate to condition
     }
```
  该方法只能由作为该对象的监视器的所有者的线程调用。有关线程可以成为监视器所有者的方式的说明，请参阅notify方法。
  
  异常
  
  IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是对象监视器的所有者。
  
  InterruptedException - 如果任何线程在当前线程等待通知之前或当前线程中断当前线程。当抛出此异常时，当前线程的中断状态将被清除。
  
  另请参见：
  
  notify() ， notifyAll()
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {
        if (timeout < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }
        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }
        if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && timeout == 0)) {
            timeout++;
        }
        wait(timeout);
    }
 public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0);
    }

我们上面知道，使用Wait()需要使用synchronized同步代码块，并且需指定一个监控器。只有获得这个监控器的所有者才能调用Wait(),否则将抛出IllegalMonitorStateException，如果当对象处于wait()状态时，则意味着该线程放弃CPU执行权，放开所调用的资源。

那么我们如何将处于该状态的线程唤醒，继续工作呢？我们来看下Object类的Notify()和NotifyAll方法。

notify

public final void notify()

唤醒正在等待对象监视器的单个线程。如果任何线程正在等待这个对象，其中一个被选择被唤醒。选择是任意的，并且由实施的判断发生。线程通过调用wait方法之一等待对象的监视器。

唤醒的线程将无法继续，直到当前线程放弃此对象上的锁定为止。唤醒的线程将以通常的方式与任何其他线程竞争，这些线程可能正在积极地竞争在该对象上进行同步; 例如，唤醒的线程在下一个锁定该对象的线程中没有可靠的权限或缺点。

该方法只能由作为该对象的监视器的所有者的线程调用。线程以三种方式之一成为对象监视器的所有者：

一次只能有一个线程可以拥有一个对象的显示器。

异常

IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是此对象的监视器的所有者。

另请参见：

notifyAll() ， wait()

通过执行该对象的同步实例方法。
通过执行在对象上synchronized synchronized语句的正文。
对于类型为Class,的对象，通过执行该类的同步静态方法。

notifyAll

public final void notifyAll()

唤醒正在等待对象监视器的所有线程。线程通过调用wait方法之一等待对象的监视器。

唤醒的线程将无法继续，直到当前线程释放该对象上的锁。唤醒的线程将以通常的方式与任何其他线程竞争，这些线程可能正在积极地竞争在该对象上进行同步; 例如，唤醒的线程在下一个锁定该对象的线程中不会有可靠的特权或缺点。

该方法只能由作为该对象的监视器的所有者的线程调用。有关线程可以成为监视器所有者的方法的说明，请参阅notify方法。

异常

IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是此对象的监视器的所有者。

另请参见：

notify() ， wait()

public final native void notify();
public final native void notifyAll();

将线程唤醒，回归到可运行(Runnable)状态。

接着我们来实现前面所讲的线程间的通信:

Demo One

public class WaitAndNotify02 {
    private int i = 1;
    final private Object LOCK = new Object();
    boolean isWait = false;
    private void produce(){
        synchronized (LOCK){
            if(isWait){
                try {
                    LOCK.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }else{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"_"+"p->"+(i++));
                isWait = true;
            }
        }
        }
    private void consume(){
        synchronized (LOCK){
            if(!isWait){
                LOCK.notify();
            }else{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"_"+"c->"+i);
                isWait = false;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final WaitAndNotify02 wn = new WaitAndNotify02();
        new Thread("p"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                wn.produce();
            }
        }.start();
        new Thread("p2"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.produce();
            }
        }.start();
        new Thread("p3"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.produce();
            }
        }.start();
        new Thread("p4"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.produce();
            }
        }.start();
        new Thread("c"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                wn.consume();
            }
        }.start();
        new Thread("c1"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.consume();
            }
        }.start();
        new Thread("c3"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.consume();
            }
        }.start();
        new Thread("c4"){
            @Override
            public void run() {
                while (true)
                    wn.consume();
            }
        }.start();
    }
}

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Demo Two

public class WaitAndNotifyAll {
    int i  = 0;
    final Object LOCK = new Object();
    boolean isProduce = false;
    private void produce(){
        synchronized (LOCK){
            while (isProduce){
                try {
                    LOCK.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            i++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"_p_"+i);
            LOCK.notifyAll();
            isProduce = true;
        }
    }
    private void consume(){
        synchronized (LOCK){
            while (!isProduce){
                try {
                    LOCK.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"_c_"+i);
            LOCK.notifyAll();
            isProduce = false;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final WaitAndNotifyAll wna = new WaitAndNotifyAll();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            new Thread("p"+i){
                @Override
                public void run() {
                    while (true)
                        wna.produce();
                }
            }.start();
            new Thread("c"+i){
                @Override
                public void run() {
                    while (true)
                        wna.consume();
                }
            }.start();
        }
    }
}