Java并发编程：线程间协做的两种方式：wait、notify、notifyAll和Condition

在前面咱们将了不少关于同步的问题，然而在现实中，须要线程之间的协做。好比说最经典的生产者-消费者模型：当队列满时，生产者须要等待队列有空间才能继续往里面放入商品，而在等待的期间内，生产者必须释放对临界资源（即队列）的占用权。由于生产者若是不释放对临界资源的占用权，那么消费者就没法消费队列中的商品，就不会让队列有空间，那么生产者就会一直无限等待下去。所以，通常状况下，当队列满时，会让生产者交出对临界资源的占用权，并进入挂起状态。而后等待消费者消费了商品，而后消费者通知生产者队列有空间了。一样地，当队列空时，消费者也必须等待，等待生产者通知它队列中有商品了。这种互相通讯的过程就是线程间的协做。

今天咱们就来探讨一下Java中线程协做的最多见的两种方式：利用Object.wait()、Object.notify()和使用Condition

如下是本文目录大纲：

一.wait()、notify()和notifyAll()

二.Condition

三.生产者-消费者模型的实现

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一.wait()、notify()和notifyAll()

wait()、notify()和notifyAll()是Object类中的方法：

/**

* Wakes up a single thread that is waiting on this object's

* monitor. If any threads are waiting on this object, one of them

* is chosen to be awakened. The choice is arbitrary and occurs at

* the discretion of the implementation. A thread waits on an object's

* monitor by calling one of the wait methods

*/

publicfinalnativevoidnotify();

/**

* Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. A

* thread waits on an object's monitor by calling one of the

* wait methods.

*/

publicfinalnativevoidnotifyAll();

/**

* Causes the current thread to wait until either another thread invokes the

* {@link java.lang.Object#notify()} method or the

* {@link java.lang.Object#notifyAll()} method for this object, or a

* specified amount of time has elapsed.

* <p>

* The current thread must own this object's monitor.

*/

publicfinalnativevoidwait(longtimeout)throwsInterruptedException;

  从这三个方法的文字描述能够知道如下几点信息：

1）wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，而且为final方法，没法被重写。

2）调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，而且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）

3）调用某个对象的notify()方法可以唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，若是有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；

4）调用notifyAll()方法可以唤醒全部正在等待这个对象的monitor的线程；

有朋友可能会有疑问：为什么这三个不是Thread类声明中的方法，而是Object类中声明的方法（固然因为Thread类继承了Object类，因此Thread也能够调用者三个方法）？其实这个问题很简单，因为每一个对象都拥有monitor（即锁），因此让当前线程等待某个对象的锁，固然应该经过这个对象来操做了。而不是用当前线程来操做，由于当前线程可能会等待多个线程的锁，若是经过线程来操做，就很是复杂了。

上面已经提到，若是调用某个对象的wait()方法，当前线程必须拥有这个对象的monitor（即锁），所以调用wait()方法必须在同步块或者同步方法中进行（synchronized块或者synchronized方法）。

调用某个对象的wait()方法，至关于让当前线程交出此对象的monitor，而后进入等待状态，等待后续再次得到此对象的锁（Thread类中的sleep方法使当前线程暂停执行一段时间，从而让其余线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁）；

notify()方法可以唤醒一个正在等待该对象的monitor的线程，当有多个线程都在等待该对象的monitor的话，则只能唤醒其中一个线程，具体唤醒哪一个线程则不得而知。

一样地，调用某个对象的notify()方法，当前线程也必须拥有这个对象的monitor，所以调用notify()方法必须在同步块或者同步方法中进行（synchronized块或者synchronized方法）。

nofityAll()方法可以唤醒全部正在等待该对象的monitor的线程，这一点与notify()方法是不一样的。

这里要注意一点：notify()和notifyAll()方法只是唤醒等待该对象的monitor的线程，并不决定哪一个线程可以获取到monitor。

举个简单的例子：假若有三个线程Thread一、Thread2和Thread3都在等待对象objectA的monitor，此时Thread4拥有对象objectA的monitor，当在Thread4中调用objectA.notify()方法以后，Thread一、Thread2和Thread3只有一个能被唤醒。注意，被唤醒不等于马上就获取了objectA的monitor。倘若在Thread4中调用objectA.notifyAll()方法，则Thread一、Thread2和Thread3三个线程都会被唤醒，至于哪一个线程接下来可以获取到objectA的monitor就具体依赖于操做系统的调度了。

上面尤为要注意一点，一个线程被唤醒不表明当即获取了对象的monitor，只有等调用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized块，释放对象锁后，其他线程才可得到锁执行。

下面看一个例子就明白了：

publicclassTest {

publicstaticObject object =newObject();

publicstaticvoidmain(String[] args) {

Thread1 thread1 =newThread1();

Thread2 thread2 =newThread2();

thread1.start();

try{

Thread.sleep(200);

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

thread2.start();

}

staticclassThread1extendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

synchronized(object) {

try{

object.wait();

}catch(InterruptedException e) {

}

System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"获取到了锁");

}

}

}

staticclassThread2extendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

synchronized(object) {

object.notify();

System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"调用了object.notify()");

}

System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"释放了锁");

}

}

}

  不管运行多少次，运行结果一定是：

线程Thread-1调用了object.notify()
线程Thread-1释放了锁
线程Thread-0获取到了锁

二.Condition

Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协做，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协做更加安全和高效。所以一般来讲比较推荐使用Condition，在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了，阻塞队列其实是使用了Condition来模拟线程间协做。

• Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法；
• Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition() 
• 调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护以内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可使用

Conditon中的await()对应Object的wait()；

Condition中的signal()对应Object的notify()；

Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。

三.生产者-消费者模型的实现

1.使用Object的wait()和notify()实现：

publicclassTest {

privateintqueueSize =10;

privatePriorityQueue<Integer> queue =newPriorityQueue<Integer>(queueSize);

publicstaticvoidmain(String[] args)  {

Test test =newTest();

Producer producer = test.newProducer();

Consumer consumer = test.newConsumer();

producer.start();

consumer.start();

}

classConsumerextendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

consume();

}

privatevoidconsume() {

while(true){

synchronized(queue) {

while(queue.size() ==0){

try{

System.out.println("队列空，等待数据");

queue.wait();

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

queue.notify();

}

}

queue.poll();         //每次移走队首元素

queue.notify();

System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");

}

}

}

}

classProducerextendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

produce();

}

privatevoidproduce() {

while(true){

synchronized(queue) {

while(queue.size() == queueSize){

try{

System.out.println("队列满，等待有空余空间");

queue.wait();

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

queue.notify();

}

}

queue.offer(1);       //每次插入一个元素

queue.notify();

System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));

}

}

}

}

}

2.使用Condition实现

publicclassTest {

privateintqueueSize =10;

privatePriorityQueue<Integer> queue =newPriorityQueue<Integer>(queueSize);

privateLock lock =newReentrantLock();

privateCondition notFull = lock.newCondition();

privateCondition notEmpty = lock.newCondition();

publicstaticvoidmain(String[] args)  {

Test test =newTest();

Producer producer = test.newProducer();

Consumer consumer = test.newConsumer();

producer.start();

consumer.start();

}

classConsumerextendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

consume();

}

privatevoidconsume() {

while(true){

lock.lock();

try{

while(queue.size() ==0){

try{

System.out.println("队列空，等待数据");

notEmpty.await();

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

queue.poll();               //每次移走队首元素

notFull.signal();

System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");

}finally{

lock.unlock();

}

}

}

}

classProducerextendsThread{

@Override

publicvoidrun() {

produce();

}

privatevoidproduce() {

while(true){

lock.lock();

try{

while(queue.size() == queueSize){

try{

System.out.println("队列满，等待有空余空间");

notFull.await();

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

queue.offer(1);       //每次插入一个元素

notEmpty.signal();

System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));

}finally{

lock.unlock();

}

}

}

}

}

参考资料：

《Java编程思想》

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17225469

http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7481142

来源： <http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html>