线程通信（1） - wait与notify，多线程中的等待与通知机制

本是古典何须时尚 2022-06-07 03:40 198阅读 0赞

思考：一个线程修改了一个对象的值，而另一个线程感知其变化，然后进行相应的操作。整个过程开始于一个线程，执行终止于另一个线程。要如何用Java来实现这个功能呢？

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## **等待/通知机制** ##

等待/通知机制，是指一个线程A调用了对象O的wait()方法进入等待状态，而另一个线程B调用了对象O的notify()或者notifyAll()方法，线程A收到通知后从对象O的wait()方法返回，进而执行后续操作。上述两个线程通过对象O来完成交互，而对象上的wait()notify/notifyAll()的关系就如同开关信号一样，用来完成等待方和通知方之间的交互工作。

![这里写图片描述][SouthEast]

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## **等待/通知的经典范式** ##

先来看一个特殊的案例，假如俩个线程分别代表取钱者和存钱者，现在有一种特殊的要求，每当存钱者存一笔钱进去，取钱者就必须马上把钱全部取出来，不可以连续存两次，也不能连续取两次。

这就涉及到线程之间的通信，如下例子就使用了等待/通知的经典范式

public class Account{
        //封装账户编号、账户余额两个成员变量
        private String accountNo;
        private double balance；
        //标识账户中是否有存款
        private boolean flag =false;
    
        //取方法
        public synchronized void draw(double drawAmount){
            //flag为假就代表没钱，取方法阻塞
            if(!flag){
                wait();
            }
            else{
                //执行取钱操作
                balance -=drawAmount;
                System.out.println("账户余额为："+balance);
                //将标识账户是否有余额的旗标设置成false
                flag = false;
                //唤醒其他线程
                notifyAll();
            }
        } 
    
        //存方法
        public synchronized void deposit(double depositAmount){
            //flag为真代表有钱，存方法阻塞
            if(flag){
                wait();
            }
            else{
                //执行存钱操作
                balance +=depositAmount;
                System.out.println("账户余额为："+balance);
                //将标识账户是否有余额的旗标设置成true
                flag = true;
                //唤醒其他线程
                notifyAll();
            }
        } 
    }

从以上例中可以提炼出等待/通知的经典范式，该范式分为两部分，分别针对等待方（消费者）和通知方（生产者）。  
等待方遵循如下原则。

1）获取对象的锁。
    2）如果条件不满足，那么调用对象的wait()方法，被通知后仍要检查条件。
    3）条件满足则执行对应的逻辑。
    对应的伪代码如下。
    synchronized(对象) {
        while(条件不满足) {
            对象.wait();
        }
        对应的处理逻辑
    }

通知方遵循如下原则。

1）获得对象的锁。
    2）改变条件。
    3）通知所有等待在对象上的线程。
    对应的伪代码如下。
    synchronized(对象) {
        改变条件
        对象.notifyAll();
    }

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## **wait()方法与notify()方法的使用总结** ##

1）对于使用synchronized修饰的同步方法，因为该类的默认实例（this）就是同步监视器，所以可以在同步方法中直接调用这三个方法。

2）对于使用synchronized修饰的同步代码块，同步监视器是synchronized后括号里的对象，所以必须使用该对象调用这三个方法。

3）使用wait()、notify()和notifyAll()时需要先对调用对象加锁。

4）调用wait()方法后，线程状态由RUNNING变为WAITING，并将当前线程放置到对象的等待队列。

5）notify()或notifyAll()方法调用后，等待线程依旧不会从wait()返回，需要调用notify()或notifAll()的线程释放锁之后，等待线程才有机会从wait()返回。

6）notify()方法将等待队列中的一个等待线程从等待队列中移到同步队列中，而notifyAll()方法则是将等待队列中所有的线程全部移到同步队列，被移动的线程状态由WAITING变为BLOCKED。

7）从wait()方法返回的前提是获得了调用对象的锁。从上述细节中可以看到，等待/通知机制依托于同步机制，其目的就是确保等待线程从wait()方法返回时能够感知到通知线程对变量做出的修改。  
![这里写图片描述][SouthEast 1]

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如果程序不使用synchronized关键字来保证同步，而是使用Lock对象来保证同步，则系统中不存在隐式的同步监视器，也就不能使用wait() ,notify(),notifyAll()方法来进行线程通行了。这时候就要使用condition类来替代wait(),notify()方法了。

[线程通信 - Condition接口][- Condition]

[SouthEast]: /images/20220607/fc042bf60cb2438e93c133897d65902f.png
[SouthEast 1]: /images/20220607/2b1d9a62102944838fd59a721dd284ed.png
[- Condition]: http://blog.csdn.net/DoUUnderstand/article/details/78186306