多线程等待/通知机制的实现

矫情吗；* 2022-06-10 13:07 195阅读 0赞

等待/通知机制的实现  
1. 概述  
    \* 方法wait()的作用是使当前执行代码的线程进行等待，wait()方法是Object类的方法，  
        该方法用来将当前线程置入"预执行队列"中，并且在wait()所在的代码行处停止执行，  
        直到接到通知或被中断为止。在调用wait()之前，线程必须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。在执行wait()方法后，当前对象释放锁。  
  
  
    \* 方法notify()也要在同步方法或者同步块中调用，即在调用前，线程也必须获得该对象的对象  
    级别锁。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，则由  
    线程规划器随机挑选出其中一个呈wait状态的线程，对其发出通知notify,并使它等待获取该对象  
    的对象锁。  
        注意：在执行notify()方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，呈wait状态的线程也并不能  
            马上获取该对象锁，要等到执行notify()方法的线程将程序执行完，也就是退出synchronized  
            代码块后，当前线程才会释放锁，而呈wait状态所在的线程才可以获取该对象锁。  
  
  
    \* 总结  
        wait使线程停止运行，而notify使停止的线程继续运行。  
2. notify()方法后当前线程还是会继续执行完：  
    eg:  
        public class MyList \{  
        private static List<String> list=new ArrayList<>();  
        public static void add()\{  
            list.add("anyString");  
        \}  
        public static int size()\{  
            return list.size();  
        \}  
    \}  
  
  
        public class ThreadA extends Thread\{  
        private Object lock;  
        public ThreadA(Object lock)\{  
            super();  
            this.lock=lock;  
        \}  
        @Override  
        public void run() \{  
            try\{  
                synchronized (lock)\{  
                    if(MyList.size()!=5)\{  
                        System.out.println("wait begin "+System.currentTimeMillis());  
                        lock.wait();  
                        System.out.println("wait end "+System.currentTimeMillis());  
                    \}  
                \}  
            \}catch (InterruptedException e)\{  
                e.printStackTrace();  
            \}  
        \}  
    \}  
  
  
        public class ThreadB extends Thread\{  
        private Object lock;  
        public ThreadB(Object lock)\{  
            super();  
            this.lock=lock;  
        \}  
        @Override  
        public void run() \{  
            try\{  
                synchronized (lock)\{  
                    for(int i=0;i<10;i++)\{  
                        MyList.add();  
                        if(MyList.size()==5)\{  
                            lock.notify();  
                            System.out.println("已发出通知！");  
                        \}  
                        System.out.println("添加了"+(i+1)+"个元素！");  
                        Thread.sleep(1000);  
                    \}  
                \}  
            \}catch (InterruptedException e)\{  
                e.printStackTrace();  
            \}  
        \}  
    \}  
  
  
        public class Run \{  
        public static void main(String\[\] args)\{  
            try\{  
                Object lock=new Object();  
                ThreadA a=new ThreadA(lock);  
                a.start();  
                Thread.sleep(50);  
                ThreadB b=new ThreadB(lock);  
                b.start();  
            \}catch (InterruptedException e)\{  
                e.printStackTrace();  
            \}  
        \}  
    \}  
  
  
    结果：  
        wait begin 1503146432420  
        添加了1个元素！  
        添加了2个元素！  
        添加了3个元素！  
        添加了4个元素！  
        已发出通知！  
        添加了5个元素！  
        添加了6个元素！  
        添加了7个元素！  
        添加了8个元素！  
        添加了9个元素！  
        添加了10个元素！  
        wait end 1503146442540  
  
  
3. 方法wait()锁释放与notify()锁不释放  
    wait()方法执行到时，该线程就会释放锁，notify()方法执行时，线程不会释放锁，并且代码会执行完毕，执行完毕后才释放锁。  
  
  
4. 当interrupt方法遇到wait方法  
  
  
    当线程wait()状态时，调用线程对象的interrupt()方法会出现InterruptedException异常。  
    eg:  
        public class Service \{  
        public void testMethod(Object lock)\{  
            try\{  
                synchronized (lock)\{  
                    System.out.println("begin wait()");  
                    lock.wait();  
                    System.out.println("  end wait()");  
                \}  
            \}catch (InterruptedException e)\{  
                e.printStackTrace();  
                System.out.println("出现异常了，因为呈wait状态的线程被interrupt了！");  
            \}  
        \}  
    \}  
  
  
        public class ThreadA extends Thread \{  
        private Object lock;  
        public ThreadA(Object lock)\{  
            super();  
            this.lock=lock;  
        \}  
        @Override  
        public void run() \{  
            Service service=new Service();  
            service.testMethod(lock);  
        \}  
    \}  
  
  
        public class Test \{  
        public static void main(String\[\] args)\{  
            try\{  
                Object lock=new Object();  
                ThreadA a=new ThreadA(lock);  
                a.start();  
                Thread.sleep(5000);  
                a.interrupt();  
            \}catch (InterruptedException e)\{  
                e.printStackTrace();  
            \}  
        \}  
    \}  
        效果：  
        begin wait()  
        出现异常了，因为呈wait状态的线程被interrupt了！  
        java.lang.InterruptedException  
            at java.lang.Object.wait(Native Method)  
            at java.lang.Object.wait(Object.java:502)  
            at org.fkit.six.Service.testMethod(Service.java:11)  
            at org.fkit.six.ThreadA.run(ThreadA.java:16)  
  
  
        \* 从上可以看出：  
            \* 在执行同步代码块的过程中，遇到异常而导致线程终止，锁也会被释放。  
            \* 在执行同步代码块的过程中，执行了锁所属对象的wait()方法，这个线程  
                会释放对象锁，而此线程对象会进入线程等待池中，等待被唤醒。  
  
  
5. 只通知一个线程  
    调用方法notify()一次只随机通知一个线程进行唤醒  
  
  
6. 唤醒所有线程  
    使用notifyAll()方法可以唤醒所有该锁上的线程  
  
  
7. 方法wait(long)的使用  
    带一个参数的wait(long)方法的功能是等待某一时间内是否有线程对锁进行唤醒，  
        如果超过这个时间则自动唤醒。  
  
  
8. 等待wait的条件发生变化(难点哦)  
    \* 在使用wait/notify模式时，还需要注意另外一种情况，也就是wait等待的条件发生了变化，  
        也容易造成程序逻辑的混乱。  
        eg:  
                public class ValueObject \{  
                public static List<String> list=new ArrayList<>();  
            \}  
                public class Add \{  
                private String lock;  
                public Add(String lock)\{  
                    super();  
                    this.lock=lock;  
                \}  
                public void add()\{  
                    synchronized (lock)\{  
                        ValueObject.list.add("anyString");  
                        lock.notifyAll();  
                    \}  
                \}  
            \}  
  
  
                public class Subtract \{  
                    private String lock;  
                    public Subtract(String lock)\{  
                        super();  
                        this.lock=lock;  
                    \}  
                    public void subtract()\{  
                        try\{  
                            synchronized (lock)\{  
                                if(ValueObject.list.size()==0)\{  
                                    System.out.println("wait begin ThreadName="+Thread.currentThread().getName());  
                                    lock.wait();  
                                    System.out.println("wait  end ThreadName="+Thread.currentThread().getName());  
                                \}  
                                ValueObject.list.remove(0);  
                                System.out.println("list size="+ValueObject.list.size());  
                            \}  
                        \}catch (InterruptedException e)\{  
                            e.printStackTrace();  
                        \}  
                    \}  
                \}  
  
  
                public class ThreadSubtract extends Thread\{  
                private Subtract r;  
                public ThreadSubtract(Subtract r)\{  
                    super();  
                    this.r=r;  
                \}  
  
  
                @Override  
                public void run() \{  
                    r.subtract();  
                \}  
            \}  
  
  
                public class ThreadAdd extends Thread \{  
                private Add p;  
                public ThreadAdd(Add p)\{  
                    super();  
                    this.p=p;  
                \}  
  
  
                @Override  
                public void run() \{  
                    p.add();  
                \}  
            \}  
                public class Run \{  
                public static void main(String\[\] args) throws InterruptedException\{  
                    String lock=new String("");  
                    Add add=new Add(lock);  
                    Subtract subtract=new Subtract(lock);  
                    ThreadSubtract subtract1Thread=new ThreadSubtract(subtract);  
                    subtract1Thread.setName("subtract1Thread");  
                    subtract1Thread.start();  
                    ThreadSubtract subtract2Thread=new ThreadSubtract(subtract);  
                    subtract2Thread.setName("subtract2Thread");  
                    subtract2Thread.start();  
                    Thread.sleep(1000);  
                    ThreadAdd addThread=new ThreadAdd(add);  
                    addThread.setName("addThread");  
                    addThread.start();  
                \}  
            \}  
            效果：  
            wait begin ThreadName=subtract1Thread  
            wait begin ThreadName=subtract2Thread  
            wait  end ThreadName=subtract2Thread  
            Exception in thread "subtract1Thread" java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0  
            list size=0  
                at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:653)  
            wait  end ThreadName=subtract1Thread  
                at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:492)  
                at org.fkit.seven.Subtract.subtract(Subtract.java:20)  
                at org.fkit.seven.ThreadSubtract.run(ThreadSubtract.java:15)  
  
  
            分析：因为我们有两个线程在等待删除，而插入只执行了一次，却唤醒了两个线程，去删除的时候当然会出现错误，  
                做如下修改就可以解决问题  
                    public class Subtract \{  
                    private String lock;  
                    public Subtract(String lock)\{  
                        super();  
                        this.lock=lock;  
                    \}  
                    public void subtract()\{  
                        try\{  
                            synchronized (lock)\{  
                                while(ValueObject.list.size()==0)\{  
                                    System.out.println("wait begin ThreadName="+Thread.currentThread().getName());  
                                    lock.wait();  
                                    System.out.println("wait  end ThreadName="+Thread.currentThread().getName());  
                                \}  
                                ValueObject.list.remove(0);  
                                System.out.println("list size="+ValueObject.list.size());  
                            \}  
                        \}catch (InterruptedException e)\{  
                            e.printStackTrace();  
                        \}  
                    \}  
                \}  
                分析：现在来考虑这个问题，当我们线程被唤醒成功的时候，不是立即去执行删除操作，而是回头再去判断一次，因为线程  
                    被同步了，顺序执行，当第二个线程执行到的时候就已经为0了，重新进入等待，而不会去执行删除，就避免了这种错误。