Java多線程中wait、notify、notifyAll使用詳解

更新時間：2019年05月08日 14:53:58 作者：君莫笑

這篇文章主要介紹了Java多線程中wait、notify、notifyAll使用詳解，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

基礎知識

首先我們需要知道，這幾個都是Object對象的方法。換言之，Java中所有的對象都有這些方法。

public final native void notify();
public final native void notifyAll();
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException {
  wait(0);
}

其中notify()、notifyAll()、wait(long timeout)是本地方法

其次我們需要知道這幾個方法主要是用來個線程之間通信的。那可能就有人會問，既然是用來線程之間通信的，那為什么這幾個方法不是在線程類Thread上呢？對于這個問題，我們先來看下這幾個方法的具體使用方式再來回答這個問題。

用法

Java中規(guī)定，在調(diào)用者三個方法時，當前線程必須獲得對象鎖。因此就得配合synchronized關鍵字來使用

//使用模式，不代表可運行代碼
synchronized(object) {
  while(contidion) {
    object.wait();
  }
  //object.notify();
  //object.notifyAll();
}

或者

public synchronized void methodName() {
  while(contidion) {
    object.wait();
  }
  //object.notify();
  //object.notifyAll();
}

在synchronized拿到對象鎖之后，synchronized代碼塊或者方法中，必定是會持有對象鎖的，因此就可以使用wait()或者notify()。

通過上述使用方法，我們也能很好理解為什么這幾個方法是在Object上而不是在Thread上。因為每個對象都可以作為synchronized鎖的對象，因此wait、notify等必須和對象關聯(lián)才能配合synchronized使用。

作用

方法	作用
wait	線程自動釋放占有的對象鎖，并等待notify。
notify	隨機喚醒一個正在wait當前對象的線程，并讓被喚醒的線程拿到對象鎖
notifyAll	喚醒所有正在wait當前對象的線程，但是被喚醒的線程會再次去競爭對象鎖。因為一次只有一個線程能拿到鎖，所有其他沒有拿到鎖的線程會被阻塞。推薦使用。

1、wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法，無法被重寫。

2、wait()使當前線程阻塞，前提是必須先獲得鎖，一般配合synchronized 關鍵字使用，即，一般在synchronized 同步代碼塊里使用 wait()、notify/notifyAll() 方法。

3、由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized 代碼塊執(zhí)行，說明當前線程一定是獲取了鎖的。

當線程執(zhí)行wait()方法時候，會釋放當前的鎖，然后讓出CPU，進入等待狀態(tài)。

只有當 notify/notifyAll() 被執(zhí)行時候，才會喚醒一個或多個正處于等待狀態(tài)的線程，然后繼續(xù)往下執(zhí)行，直到執(zhí)行完synchronized 代碼塊的代碼或是中途遇到wait() ，再次釋放鎖。

也就是說，notify/notifyAll() 的執(zhí)行只是喚醒沉睡的線程，而不會立即釋放鎖，鎖的釋放要看代碼塊的具體執(zhí)行情況。所以在編程中，盡量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出臨界區(qū)，以喚醒其他線程

4、wait() 需要被try catch包圍，中斷也可以使wait等待的線程喚醒。

5、notify 和wait 的順序不能錯，如果A線程先執(zhí)行notify方法，B線程在執(zhí)行wait方法，那么B線程是無法被喚醒的。

6、notify 和 notifyAll的區(qū)別

notify方法只喚醒一個等待（對象的）線程并使該線程開始執(zhí)行。所以如果有多個線程等待一個對象，這個方法只會喚醒其中一個線程，選擇哪個線程取決于操作系統(tǒng)對多線程管理的實現(xiàn)。notifyAll 會喚醒所有等待(對象的)線程，盡管哪一個線程將會第一個處理取決于操作系統(tǒng)的實現(xiàn)。如果當前情況下有多個線程需要被喚醒，推薦使用notifyAll 方法。比如在生產(chǎn)者-消費者里面的使用，每次都需要喚醒所有的消費者或是生產(chǎn)者，以判斷程序是否可以繼續(xù)往下執(zhí)行。

7、在多線程中要測試某個條件的變化，使用if 還是while？

要注意，notify喚醒沉睡的線程后，線程會接著上次的執(zhí)行繼續(xù)往下執(zhí)行。所以在進行條件判斷時候，可以先把 wait 語句忽略不計來進行考慮，顯然，要確保程序一定要執(zhí)行，并且要保證程序直到滿足一定的條件再執(zhí)行，要使用while來執(zhí)行，以確保條件滿足和一定執(zhí)行。如下代碼：

public class K {
  //狀態(tài)鎖
  private Object lock;
  //條件變量
  private int now,need;
  public void produce(int num){
    //同步
    synchronized (lock){
      //當前有的不滿足需要，進行等待
      while(now < need){
        try {
          //等待阻塞
          wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("我被喚醒了！");
      }
      // 做其他的事情
    }
  }
}

顯然，只有當前值滿足需要值的時候，線程才可以往下執(zhí)行，所以，必須使用while 循環(huán)阻塞。注意，wait() 當被喚醒時候，只是讓while循環(huán)繼續(xù)往下走.如果此處用if的話，意味著if繼續(xù)往下走，會跳出if語句塊。但是，notifyAll 只是負責喚醒線程，并不保證條件云云，所以需要手動來保證程序的邏輯。

實際案例

接下來我們就使用wait()、notify()來實現(xiàn)一個生產(chǎn)者、消費者模式。這個也是面試過程中可能會被問到的地方。至于什么是生產(chǎn)者消費者模式，不明白的同學請自行百度。

首先是一些基礎的代碼

private static Boolean run = true;//控制是否生產(chǎn)和消費
private static final Integer MAX_CAPACITY = 5;//緩沖區(qū)最大數(shù)量
private static final LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();//緩沖隊列

生產(chǎn)者代碼

/**
 * 生產(chǎn)者
 */
class Producter extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    while (run) {
      synchronized (queue) {
        while (queue.size() >= MAX_CAPACITY * 2) {
          try {
            System.out.println("緩沖隊列已滿，等待消費");
            queue.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }

        try {
          String string = UUID.randomUUID().toString();
          queue.put(string);
          System.out.println("生產(chǎn):" + string);
          Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

        queue.notifyAll();//通知生產(chǎn)者和消費者
      }
    }
  }
}

消費者代碼

/**
 * 消費者
 */
class Consumer extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    while (run) {
      synchronized (queue) {
        while (queue.isEmpty()) {
          try {
            System.out.println("隊列為空，等待生產(chǎn)");
            queue.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }

        try {
          System.out.println("消費：" + queue.take());
          Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

        queue.notifyAll();//通知生產(chǎn)者和消費者
      }
    }
  }
}

代碼說明

1、生產(chǎn)者和消費者都繼承了線程Thread，因為wait、notify本身就是線程間通信使用

2、生產(chǎn)者和消費者都有兩層while，外層的while是用來判斷是否運行生產(chǎn)者和消費者。內(nèi)存的while用來判斷隊列queue是否已滿或者為空，如果滿足條件，則使得當前線程變成等待狀態(tài)（等待notify）。

3、內(nèi)層的條件判斷為什么用while不用if，原因是當線程被wait之后，會釋放對象鎖。當?shù)却木€程被notify之后，必須再次嘗試去獲取對象鎖，如果沒有獲取到對象鎖，那還必須等待，直到拿到對象鎖之后才能向后執(zhí)行。

4、當生產(chǎn)者生產(chǎn)了一個數(shù)據(jù)或者消費者消費了一個數(shù)據(jù)之后，使用notifyAll()方法來通知所有等待當前對象鎖的線程，但是一次只會有一個等待的線程能拿到鎖。

5、我們使用queue作為鎖的對象在不同線程之間進行通信

代碼運行結果

隊列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
生產(chǎn):7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
生產(chǎn):848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
生產(chǎn):f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
生產(chǎn):38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
消費：e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
消費：7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
消費：848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
消費：f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
消費：38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
隊列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
生產(chǎn):95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
消費：9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
消費：95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
隊列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
生產(chǎn):2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b
消費：13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
消費：2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b