Java并发编程：线程间协做的两种方式：wait、notify、notifyAll和Condition
Java并发编程：线程间协做的两种方式：wait、notify、notifyAll和Conditionhtml
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。java
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编程
如下是本文目录大纲：安全
一.wait()、notify()和notifyAll()并发
二.Conditionide
三.生产者-消费者模型的实现this
如有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。spa
请尊重做者劳动成果，转载请标明原文连接：操作系统
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html.net
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
*/
public final native void notify();
/**
* 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.
*/
public final native void notifyAll();
/**
* 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.
*/
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
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：
public class Test {
public static Object object = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread1 thread1 = new Thread1();
Thread2 thread2 = new Thread2();
thread1.start();
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
thread2.start();
}
static class Thread1 extends Thread{
@Override
public void run() {
synchronized (object) {
try {
object.wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"获取到了锁");
}
}
}
static class Thread2 extends Thread{
@Override
public void run() {
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：
public class Test {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
Producer producer = test.new Producer();
Consumer consumer = test.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread{
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
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");
}
}
}
}
class Producer extends Thread{
@Override
public void run() {
produce();
}
private void produce() {
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
public class Test {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition notFull = lock.newCondition();
private Condition notEmpty = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
Producer producer = test.new Producer();
Consumer consumer = test.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread{
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
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();
}
}
}
}
class Producer extends Thread{
@Override
public void run() {
produce();
}
private void produce() {
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》