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兰亭风雨 · 更新于 2018-11-18 07:00:35

线程间协作:wait、notify、notifyAll

在 Java 中,可以通过配合调用 Object 对象的 wait() 方法和 notify()方法或 notifyAll() 方法来实现线程间的通信。在线程中调用 wait() 方法,将阻塞等待其他线程的通知(其他线程调用 notify() 方法或 notifyAll() 方法),在线程中调用 notify() 方法或 notifyAll() 方法,将通知其他线程从 wait() 方法处返回。

Object 是所有类的超类,它有 5 个方法组成了等待/通知机制的核心:notify()、notifyAll()、wait()、wait(long)和 wait(long,int)。在 Java 中,所有的类都从 Object 继承而来,因此,所有的类都拥有这些共有方法可供使用。而且,由于他们都被声明为 final,因此在子类中不能覆写任何一个方法。

这里详细说明一下各个方法在使用中需要注意的几点。

wait()

public final void wait() throws InterruptedException,IllegalMonitorStateException

该方法用来将当前线程置入休眠状态,直到接到通知或被中断为止。在调用 wait()之前,线程必须要获得该对象的对象级别锁,即只能在同步方法或同步块中调用 wait()方法。进入 wait()方法后,当前线程释放锁。在从 wait()返回前,线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用 wait()时,没有持有适当的锁,则抛出 IllegalMonitorStateException,它是 RuntimeException 的一个子类,因此,不需要 try-catch 结构。

notify()

public final native void notify() throws IllegalMonitorStateException

该方法也要在同步方法或同步块中调用,即在调用前,线程也必须要获得该对象的对象级别锁,的如果调用 notify()时没有持有适当的锁,也会抛出 IllegalMonitorStateException。

该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程。如果有多个线程等待,则线程规划器任意挑选出其中一个 wait()状态的线程来发出通知,并使它等待获取该对象的对象锁(notify 后,当前线程不会马上释放该对象锁,wait 所在的线程并不能马上获取该对象锁,要等到程序退出 synchronized 代码块后,当前线程才会释放锁,wait所在的线程也才可以获取该对象锁),但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们。当第一个获得了该对象锁的 wait 线程运行完毕以后,它会释放掉该对象锁,此时如果该对象没有再次使用 notify 语句,则即便该对象已经空闲,其他 wait 状态等待的线程由于没有得到该对象的通知,会继续阻塞在 wait 状态,直到这个对象发出一个 notify 或 notifyAll。这里需要注意:它们等待的是被 notify 或 notifyAll,而不是锁。这与下面的 notifyAll()方法执行后的情况不同。

notifyAll()

public final native void notifyAll() throws IllegalMonitorStateException

该方法与 notify ()方法的工作方式相同,重要的一点差异是:

notifyAll 使所有原来在该对象上 wait 的线程统统退出 wait 的状态(即全部被唤醒,不再等待 notify 或 notifyAll,但由于此时还没有获取到该对象锁,因此还不能继续往下执行),变成等待获取该对象上的锁,一旦该对象锁被释放(notifyAll 线程退出调用了 notifyAll 的 synchronized 代码块的时候),他们就会去竞争。如果其中一个线程获得了该对象锁,它就会继续往下执行,在它退出 synchronized 代码块,释放锁后,其他的已经被唤醒的线程将会继续竞争获取该锁,一直进行下去,直到所有被唤醒的线程都执行完毕。

深入理解

如果线程调用了对象的 wait()方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。

当有线程调用了对象的 notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或 notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁。

优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用 wait()方法,它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了 synchronized 代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。