Object的wait、notify和notifyAll方法

港控/mmm° 2022-08-29 09:55 117阅读 0赞

## 方法简介 ##

### wait方法 ###

当一个线程调用一个共享变量的wait（）方法时，该调用线程会被阻塞挂起（进入waiting状态），直到发生下面几件事情之一才能返回：

*  其他线程调用了该共享对象的notify（）或者notifyAll（）方法；
 *  其他线程调用了该线程的interrupt（）方法，该线程抛出InterruptedException异常返回。

**另外需要注意的是，如果调用wait（）方法的线程没有事先获取该对象的监视器锁，则调用wait（）方法时调用线程会抛出IllegalMonitorStateException异常。如果当前线程已经获取了锁资源，调用wait方法之后会释放这个锁资源，但是只会释放当前共享变量上的锁，如果当前线程还持有其他共享变量的锁，则这些锁是不会被释放的**。

wait方法还有一个重载方法wait（long time）,这个方法会等待time时间，如果在这个时间内没有其他线程来唤醒它的话，这个线程会自己唤醒继续获得执行机会。

### notify方法 ###

notify方法会唤醒等待对象监视器的单个线程，如果等待对象监视器的有多个线程，则**选取其中一个线程进行唤醒，到底选择唤醒哪个线程是任意的，由CPU自己决定**。如果没有再调用notify方法，其他阻塞的线程可能就永远得不到再执行的机会了。

此外，被唤醒的线程不能马上从wait方法返回并继续执行，它必须在获取了共享对象的监视器锁后才可以返回，也就是唤醒它的线程释放了共享变量上的监视器锁后，被唤醒的线程也不一定会获取到共享对象的监视器锁，这是因为该线程还需要和其他线程一起竞争该锁，只有该线程竞争到了共享变量的监视器锁后才可以继续执行。

一个还需要注意的地方是，在共享变量上调用notifyAll()方法只会唤醒调用这个方法前调用了wait系列函数而被放入共享变量等待集合里面的线程。如果调用notifyAll()方法后一个线程调用了该共享变量的wait()方法而被放入阻塞集合，则该线程是不会被唤醒的

类似wait系列方法，只有当前线程获取到了共享变量的监视器锁后，才可以调用共享变量的notify()方法，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。

notify方法还有个兄弟方法notifyAll，这个方法会唤醒所有等待监视器对象的线程。

## wait-notify模式的典型应用 ##

wait-notify模式的一个典型应用就是可以实现生产者-消费者模式。让我印象很深是我毕业那年阿里巴巴校园招聘的一个笔试题：

> 有一个苹果箱，有10个人向这个箱子中每次随机放入一个苹果，有10个人每次随机从这个箱子中随机拿走一个苹果，同时需要满足箱子中的苹果总数不能超过50个。请用代码实现上面的场景（不能使用并发集合框架）

现在看来，这道题不就是为wait-notify模式量身打造的一道题目么。当时水平有限，又急急忙忙的，所以记得当时写的不太好。这边重新整理下这个代码

public class AppleBox {
    
        private int appleCount;
    
        public synchronized void putApple() {
            while (appleCount >= 50) {
                try {
                    //会释放锁
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            appleCount++;
            String name = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("[" + name + "]放入一个,当前盒子中苹果数:" + appleCount);
            this.notifyAll();
        }
    
    
        public synchronized void takeApple() {
            while (appleCount <= 0) {
                try {
                    //会释放锁
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            appleCount--;
            String name = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("[" + name + "]拿走一个,当前盒子中苹果数:" + appleCount);
            this.notifyAll();
        }
    
        private static class AppleTaker implements Runnable {
    
            private AppleBox appleBox;
    
            public AppleTaker(AppleBox appleBox) {
                this.appleBox = appleBox;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    appleBox.takeApple();
                    try {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
    
        private static class ApplePutter implements Runnable {
    
            private AppleBox appleBox;
    
            public ApplePutter(AppleBox appleBox) {
                this.appleBox = appleBox;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    appleBox.putApple();
                    try {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
    
        public static void main(String[] args) {
            AppleBox appleBox = new AppleBox();
    
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                Thread t = new Thread(new ApplePutter(appleBox));
                t.setName("ApplePutter:" + i);
                t.start();
            }
    
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                Thread t = new Thread(new AppleTaker(appleBox));
                t.setName("AppleTaker:" + i);
                t.start();
            }
    
        }
    }

执行结果如下：

[ApplePutter:0]放入一个,当前盒子中苹果数:1
    [ApplePutter:1]放入一个,当前盒子中苹果数:2
    [ApplePutter:5]放入一个,当前盒子中苹果数:3
    [ApplePutter:9]放入一个,当前盒子中苹果数:4
    [ApplePutter:13]放入一个,当前盒子中苹果数:5
    [ApplePutter:2]放入一个,当前盒子中苹果数:6
    [ApplePutter:6]放入一个,当前盒子中苹果数:7
    [ApplePutter:10]放入一个,当前盒子中苹果数:8
    [ApplePutter:17]放入一个,当前盒子中苹果数:9
    [ApplePutter:14]放入一个,当前盒子中苹果数:10
    [ApplePutter:18]放入一个,当前盒子中苹果数:11
    [ApplePutter:3]放入一个,当前盒子中苹果数:12
    [ApplePutter:7]放入一个,当前盒子中苹果数:13
    [ApplePutter:11]放入一个,当前盒子中苹果数:14
    [ApplePutter:8]放入一个,当前盒子中苹果数:15
    [ApplePutter:15]放入一个,当前盒子中苹果数:16
    [ApplePutter:19]放入一个,当前盒子中苹果数:17
    [ApplePutter:4]放入一个,当前盒子中苹果数:18
    [AppleTaker:3]拿走一个,当前盒子中苹果数:17
    [ApplePutter:12]放入一个,当前盒子中苹果数:18
    [AppleTaker:1]拿走一个,当前盒子中苹果数:17
    [AppleTaker:5]拿走一个,当前盒子中苹果数:16
    [ApplePutter:16]放入一个,当前盒子中苹果数:17
    [AppleTaker:0]拿走一个,当前盒子中苹果数:16
    [AppleTaker:12]拿走一个,当前盒子中苹果数:15
    [AppleTaker:8]拿走一个,当前盒子中苹果数:14
    [AppleTaker:16]拿走一个,当前盒子中苹果数:13
    [AppleTaker:7]拿走一个,当前盒子中苹果数:12
    [AppleTaker:11]拿走一个,当前盒子中苹果数:11
    [AppleTaker:19]拿走一个,当前盒子中苹果数:10
    [AppleTaker:9]拿走一个,当前盒子中苹果数:9
    [AppleTaker:13]拿走一个,当前盒子中苹果数:8
    [AppleTaker:2]拿走一个,当前盒子中苹果数:7
    [AppleTaker:6]拿走一个,当前盒子中苹果数:6
    [AppleTaker:10]拿走一个,当前盒子中苹果数:5
    [AppleTaker:14]拿走一个,当前盒子中苹果数:4
    [AppleTaker:4]拿走一个,当前盒子中苹果数:3
    [AppleTaker:15]拿走一个,当前盒子中苹果数:2
    [AppleTaker:18]拿走一个,当前盒子中苹果数:1
    [AppleTaker:17]拿走一个,当前盒子中苹果数:0
    [ApplePutter:0]放入一个,当前盒子中苹果数:1
    [ApplePutter:1]放入一个,当前盒子中苹果数:2
    [ApplePutter:5]放入一个,当前盒子中苹果数:3
    [ApplePutter:9]放入一个,当前盒子中苹果数:4
    [ApplePutter:13]放入一个,当前盒子中苹果数:5
    [ApplePutter:17]放入一个,当前盒子中苹果数:6
    [ApplePutter:2]放入一个,当前盒子中苹果数:7
    [ApplePutter:6]放入一个,当前盒子中苹果数:8
    [ApplePutter:10]放入一个,当前盒子中苹果数:9
    [ApplePutter:14]放入一个,当前盒子中苹果数:10
    [ApplePutter:18]放入一个,当前盒子中苹果数:11
    [ApplePutter:3]放入一个,当前盒子中苹果数:12
    [ApplePutter:7]放入一个,当前盒子中苹果数:13
    [ApplePutter:11]放入一个,当前盒子中苹果数:14
    [ApplePutter:15]放入一个,当前盒子中苹果数:15
    [ApplePutter:19]放入一个,当前盒子中苹果数:16
    [AppleTaker:3]拿走一个,当前盒子中苹果数:15
    [ApplePutter:4]放入一个,当前盒子中苹果数:16
    [ApplePutter:8]放入一个,当前盒子中苹果数:17
    [ApplePutter:12]放入一个,当前盒子中苹果数:18

\*\*PS: 多线程编程中，最要的重要的两点是先抽象出共享变量是什么，任务类（Runner）是什么 \*\*

## wait-notify模式的经典写法 ##

生产者和消费者的逻辑都可以统一抽象成以下几个步骤：

*  step1：获得对象的锁；
 *  step2：循环判断是否需要进行生产活动，如果不需要进行生产就调用wait方法，暂停当前线程；如果需要进行生产活动，进行对应的生产活动；
 *  step3：通知等待线程

伪代码如下：

synchronized(对象) {
        //这边进行循环判断的原因是为了防止伪唤醒，也就是不是消费线程或者生产线程调用notify方法将waiting线程唤醒的
        while(条件){
            对象.wait();
        }
        //进行生产或者消费活动
        doSomething();
        对象.notifyAll();
    }