Java多线程学习（五）——等待通知机制

等待通知机制的实现

方法wait()的做用是使当前线程进行等待，wait()方法是Object类的方法，该方法用来将当前线程放到“预执行队列”，并在wait()所在的代码处中止执行，直到接到通知或中断为止。只能在同步方法或同步快中使用wait()方法，执行wait()后，当前线程释放锁。

方法notify()也要在同步方法或同步快中调用，在调用前也必须得到该对象的的对象级别锁。该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其余线程，若是有多个线程等待，则由线程规划器随机选出一个wait状态的线程，对其发出notify通知，使他等待获取对象锁。

在执行notify()后当前线程不会立刻释放锁，会在线程退出synchronized代码块才会释放锁，呈wait状态的线程才能够获取锁。当第一个获取对象锁的wait线程运行结束释放锁后，若是该对象没有再次notify，其余wait状态的线程依然会阻塞wait状态，直到这个对象发出notify或notifyAll。

public class MyWait {

    private final Object lock;

    MyWait(Object lock){
        this.lock=lock;
    }

    public void waitTest(){
        try {
            synchronized (lock){
                System.out.println("开始 wait time = " + System.currentTimeMillis());
                lock.wait();
                System.out.println("结束 wait time = " + System.currentTimeMillis());
            }
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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public class MyNotify {
    private final Object lock;

    MyNotify(Object lock){
        this.lock=lock;
    }

    public void notifyTest(){
        synchronized (lock){
            System.out.println("开始 notify time = " + System.currentTimeMillis());
            lock.notify();
            System.out.println("结束 notify time = " + System.currentTimeMillis());
        }
    }

}
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public class Main {

    public static void main(String[] args){
        try {
            Object lock = new Object();
            MyWait myWait = new MyWait(lock);
            new Thread(() -> myWait.waitTest()).start();
            Thread.sleep(3000);
            MyNotify myNotify = new MyNotify(lock);
            new Thread(() -> myNotify.notifyTest()).start();
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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开始 wait time = 1552812964325
开始 notify time = 1552812967328
结束 notify time = 1552812967328
结束 wait time = 1552812967328
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从输出内容能够看出3秒后执行notify方法，并在notify方法执行结束后才执行wait后的方法。

相关方法

• wait() ：使调用该方法的线程释放共享资源锁，而后从运行状态退出，进入等待队列，直到被再次唤醒。
• wait(long)：超时等待一段时间，这里的参数时间是毫秒，也就是等待长达n毫秒，若是没有通知就超时返回。
• notify()：随机唤醒等待队列中等待同一共享资源的 “一个线程”，并使该线程退出等待队列，进入可运行状态，也就是notify()方法仅通知“一个线程”。
• notifyAll()：使全部正在等待队列中等待同一共享资源的 “所有线程” 退出等待队列，进入可运行状态。此时，优先级最高的那个线程最早执行，但也有多是随机执行，这取决于JVM虚拟机的实现。

线程的基本状态

1. 新建(new)：新建立了一个线程对象。

2. 可运行(runnable)：线程对象建立后，其余线程(好比main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获 取cpu的使用权。

3. 运行(running)：可运行状态(runnable)的线程得到了cpu时间片（timeslice），执行程序代码。

4. 阻塞(block)：阻塞状态是指线程由于某种缘由放弃了cpu使用权，也即让出了cpu timeslice，暂时中止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态，才有 机会再次得到cpu timeslice转到运行(running)状态。阻塞的状况分三种：

(一). 等待阻塞：运行(running)的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放 入等待队列(waitting queue)中。

(二). 同步阻塞：运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁 被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。

(三). **其余阻塞**: 运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程从新转入可运行(runnable)状态。
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5. 死亡(dead)：线程run()、main()方法执行结束，或者因异常退出了run()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

本节代码GitHub

方法join的使用

在不少状况，主线程建立并启动子线程，若是子线程中进行大量的耗时运算，主线程每每将遭遇子线程结束以前结束。若是主线程要等待子线程执行完成以后在结束，就要使用join()方法，join()做用是等待线程对象销毁。

Thread类除了提供join()方法以外，还提供了join(long millis)、join(long millis, int nanos)两个具备超时特性的方法。这两个超时方法表示，若是线程thread在指定的超时时间没有终止，那么将会从该超时方法中返回。

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行");
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }, "线程1");
        thread.start();
        thread.join();
        System.out.println("等待"+thread.getName()+"执行完");
    }
}
// 输出
线程1正在执行
等待线程1执行完
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jain(long)与sleep(long)的区别

方法join(long)的功能是在内部使用wait(long)方法来实现的，因此join(long)方法具备释放锁的特色。二sleep(long)不会释放锁。

ThreadLocal的使用

变量值共享可使用public static变量的形式，全部线程都使用同一个public static变量，若是想实现每一个线程都有本身的共享变量可使用ThreadLocal来解决。

ThreadLocal的相关方法：

• get()：返回当前线程的此线程局部变量的副本中的值。
• set(T value)： 将当前线程的此线程局部变量的副本设置为指定的值。
• remove()：删除此线程局部变量的当前线程的值。
• initialValue()： 返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”。

线程变量间的隔离性

public class ThreadLocalTeat {
    public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        int count = 30;
        String name = "Thread-";
        for (int i=0; i<count; i++){
            Thread thread = new Thread(() -> {
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(threadLocal.get());
            }, name+i);
            thread.start();
        }
        Thread.sleep(20000);
    }
}
// 输出
Thread-0
Thread-4
Thread-3
Thread-6
Thread-2
Thread-1
Thread-7
。。。
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InheritableThreadLocal的使用

使用类InheritableThreadLocal能够在子线程中获取父线程继承下来的值。

public class InheritableThreadLocalTest extends InheritableThreadLocal {
    @Override
    protected Object childValue(Object parentValue) {
        return super.childValue(parentValue);
    }

    @Override
    protected Object initialValue() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}
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* @date 2019/6/18 8:28
 * @description
 */
public class InheritableTeat {
    static public class Inner{
        public static InheritableThreadLocalTest threadLocalTest = new InheritableThreadLocalTest();
    }


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        for (int i = 0; i<3; i++){
            System.out.println("在main线程中获取值："+ Inner.threadLocalTest.get());
        }

                for (int i=0; i<3; i++){
                    new Thread(() -> {
                        System.out.println("在"+Thread.currentThread().getName()+"中获取值："+ Inner.threadLocalTest.get());
            }, "Thread-"+i).start();
        }
        Thread.sleep(1000);

    }

}
// 输出
在main线程中获取值：1560818029616
在main线程中获取值：1560818029616
在main线程中获取值：1560818029616
在Thread-1中获取值：1560818029616
在Thread-2中获取值：1560818029616
在Thread-0中获取值：1560818029616
复制代码

在使用InheritableThreadLocal类须要注意的一点是：若是子线程在取得值的同时，主线程将InheritableThreadLocal中的值进行更改，那么子线程取到的仍是旧值。

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