Java使用wait() notify()方法操作共享資源詳解

Java多個(gè)線程共享資源；

　　1）wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，并且為final方法，無(wú)法被重寫。

　　2）調(diào)用某個(gè)對(duì)象的wait()方法能讓當(dāng)前線程阻塞，并且當(dāng)前線程必須擁有此對(duì)象的monitor（即鎖，或者叫管程）

　　3）調(diào)用某個(gè)對(duì)象的notify()方法能夠喚醒一個(gè)正在等待這個(gè)對(duì)象的monitor的線程，如果有多個(gè)線程都在等待這個(gè)對(duì)象的monitor，則只能喚醒其中一個(gè)線程；

　　4）調(diào)用notifyAll()方法能夠喚醒所有正在等待這個(gè)對(duì)象的monitor的線程； 

        在Java中，是沒有類似于PV操作、進(jìn)程互斥等相關(guān)的方法的。JAVA的進(jìn)程同步是通過(guò)synchronized()來(lái)實(shí)現(xiàn)的，需要說(shuō)明的是，Java的synchronized()方法類似于操作系統(tǒng)概念中的互斥內(nèi)存塊，在Java中的Object類對(duì)象中，都是帶有一個(gè)內(nèi)存鎖的，在有線程獲取該內(nèi)存鎖后，其它線程無(wú)法訪問(wèn)該內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)Java中簡(jiǎn)單的同步、互斥操作。明白這個(gè)原理，就能理解為什么synchronized(this)與synchronized(static XXX)的區(qū)別了，synchronized就是針對(duì)內(nèi)存區(qū)塊申請(qǐng)內(nèi)存鎖，this關(guān)鍵字代表類的一個(gè)對(duì)象，所以其內(nèi)存鎖是針對(duì)相同對(duì)象的互斥操作，而static成員屬于類專有，其內(nèi)存空間為該類所有成員共有，這就導(dǎo)致synchronized()對(duì)static成員加鎖，相當(dāng)于對(duì)類加鎖，也就是在該類的所有成員間實(shí)現(xiàn)互斥，在同一時(shí)間只有一個(gè)線程可訪問(wèn)該類的實(shí)例。如果需要在線程間相互喚醒就需要借助Object類的wait()方法及nofity()方法。

說(shuō)了這么一堆，可能似懂非懂，那么接下來(lái)用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，用多線程實(shí)現(xiàn)連續(xù)的1,2,1,2,1,2,1,2,1,2輸出。

package com.study.thread;
/**
 * 多線程
 * @ClassName: PrintFile 
 * @date 2017年10月10日 下午4:05:04
 */
public class PrintFile implements Runnable{
  //當(dāng)前線程id
  private int id ;
  //共享資源
  public byte[] res ;
  
  //如果類里寫了有參構(gòu)造器，而任然想保留無(wú)參數(shù)構(gòu)造方法，則必須顯式的寫出該方法。
  public PrintFile() {
    super();
//    System.out.println("我是構(gòu)造器"); 
  }

  public PrintFile(int id, byte[] res) {
    //構(gòu)造器中使用super()/this(),必須放在第一行。
    this(); 
    this.id = id;
    this.res = res;
  }

  //靜態(tài)計(jì)數(shù)器
  public static int count = 5;
  
  @Override
  public void run() {
    synchronized (res) {
      while(count-->=0){
        try {
          res.notify();//喚醒其他線程中的某一個(gè)（喚醒等待res的其他線程，當(dāng)前線程執(zhí)行完后要釋放鎖）
          System.out.println("當(dāng)前線程id值："+id);
          
          res.wait();//當(dāng)前線程阻塞，等待被喚醒
          System.out.println("現(xiàn)在執(zhí)行的線程是"+Thread.currentThread().getName()+",--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:"+id);
          
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      return; 
    }
  }
}

測(cè)試：

package com.study.thread;

public class PrintFileTest {
 public static void main(String[] args) {
  byte[] res = new byte[]{0,1,2};//共享資源
  PrintFile p1 = new PrintFile(1, res);
  PrintFile p2 = new PrintFile(2, res);
  
  Thread t1 = new Thread(p1, "a");
  Thread t2 = new Thread(p2, "b");
    
  t1.start();
  t2.start();
 }
}

結(jié)果：

當(dāng)前線程id值：1
當(dāng)前線程id值：2
現(xiàn)在執(zhí)行的線程是a,--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:1
當(dāng)前線程id值：1
現(xiàn)在執(zhí)行的線程是b,--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:2
當(dāng)前線程id值：2
現(xiàn)在執(zhí)行的線程是a,--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:1
當(dāng)前線程id值：1
現(xiàn)在執(zhí)行的線程是b,--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:2
當(dāng)前線程id值：2
現(xiàn)在執(zhí)行的線程是a,--wait()后的代碼繼續(xù)執(zhí)行:1

下面解釋為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果：

首先1、2號(hào)線程啟動(dòng)，這里假設(shè)1號(hào)線程先運(yùn)行run方法獲得資源（實(shí)際上是不確定的），獲得對(duì)象a的鎖，進(jìn)入while循環(huán)（用于控制輸出幾輪）：

1、此時(shí)對(duì)象調(diào)用它的喚醒方法notify()，意思是這個(gè)同步塊執(zhí)行完后它要釋放鎖，把鎖交給等待a資源的線程；

2、輸出1；

3、該對(duì)象執(zhí)行等待方法，意思是此時(shí)此刻起擁有這個(gè)對(duì)象鎖的線程（也就是這里的1號(hào)線程）釋放CPU控制權(quán)，釋放鎖，并且線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，后面的代碼暫時(shí)不執(zhí)行，因未執(zhí)行完同步塊，所以1也沒起作用；

4、在這之前的某時(shí)刻線程2運(yùn)行run方法，但苦于沒有獲得a對(duì)象的鎖，所以無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，但3步驟之后，它獲得了a的鎖，此時(shí)執(zhí)行a的喚醒方法notify(),同理，意思是這個(gè)同步塊執(zhí)行完后它要釋放鎖，把鎖交給等待a資源的線程；

5、輸出2；

6、執(zhí)行a的等待方法，意思是此時(shí)此刻起擁有這個(gè)對(duì)象鎖的線程（也就是這里的2號(hào)線程）釋放CPU控制權(quán)，釋放鎖，并且線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，后面的代碼暫時(shí)不執(zhí)行，因未執(zhí)行完同步塊，所以2號(hào)線程的4步驟的喚醒方法也沒起作用；

7、此時(shí)1號(hào)線程執(zhí)行到3步驟，發(fā)現(xiàn)對(duì)象鎖沒有被使用，所以繼續(xù)執(zhí)行3步驟中wait方法后面的代碼，于是輸出：------線程1獲得鎖，wait()后的代碼繼續(xù)運(yùn)行：1；

8、此時(shí)while循環(huán)滿足條件，繼續(xù)執(zhí)行，所以，再執(zhí)行1號(hào)線程的喚醒方法，意思是這個(gè)同步塊執(zhí)行完后它要釋放鎖；

9、輸出1；

10、執(zhí)行等待方法，線程1阻塞，釋放資源鎖；

11、此時(shí)線程2又獲得了鎖，執(zhí)行到步驟6，繼續(xù)執(zhí)行wait方法后面的代碼，所以輸出：------線程2獲得鎖，wait()后的代碼繼續(xù)運(yùn)行：2；

12、繼續(xù)執(zhí)行while循環(huán)，輸出2；

··· ···

通過(guò)上述步驟，相信大家已經(jīng)明白這兩個(gè)方法的使用了，但該程序還存在一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)while循環(huán)不滿足條件時(shí)，肯定會(huì)有線程還在等待資源，所以主線程一直不會(huì)終止。當(dāng)然這個(gè)程序的目的僅僅為了給大家演示這兩個(gè)方法怎么用。

總結(jié)：

 wait()方法與notify()必須要與synchronized(resource)一起使用。也就是wait與notify針對(duì)已經(jīng)獲取了resource鎖的線程進(jìn)行操作，從語(yǔ)法角度來(lái)說(shuō)就是Obj.wait(),Obj.notify必須在synchronized(Obj){...}語(yǔ)句塊內(nèi)。從功能上來(lái)說(shuō)wait()線程在獲取對(duì)象鎖后，主動(dòng)釋放CPU控制權(quán)，主動(dòng)釋放對(duì)象鎖，同時(shí)本線程休眠。直到有其它線程調(diào)用對(duì)象的notify()喚醒該線程，才能繼續(xù)獲取對(duì)象鎖，并繼續(xù)執(zhí)行。相應(yīng)的notify()就是對(duì)對(duì)象鎖的釋放操作。【因此，我們可以發(fā)現(xiàn)，wait和notify方法均可釋放對(duì)象的鎖，但wait同時(shí)釋放CPU控制權(quán)，即它后面的代碼停止執(zhí)行，線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而notify方法不立刻釋放CPU控制權(quán)，而是在相應(yīng)的synchronized(){}語(yǔ)句塊執(zhí)行結(jié)束，再自動(dòng)釋放鎖?！酷尫沛i后，JVM會(huì)在等待resoure的線程中選取一線程，賦予其對(duì)象鎖，喚醒線程，繼續(xù)執(zhí)行。這樣就提供了在線程間同步、喚醒的操作。Thread.sleep()與Object.wait()二者都可以暫停當(dāng)前線程，釋放CPU控制權(quán)，主要的區(qū)別在于Object.wait()在釋放CPU同時(shí)，釋放了對(duì)象鎖的控制，而在同步塊中的Thread.sleep()方法并不釋放鎖，僅釋放CPU控制權(quán)。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持億速云。