JUC中wait與notify方法的實(shí)現(xiàn)原理是什么

今天小編給大家分享一下JUC中wait與notify方法的實(shí)現(xiàn)原理是什么的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

1.Object中的wait()實(shí)現(xiàn)原理

在進(jìn)行wait()之前，就代表著需要爭(zhēng)奪Synchorized，而Synchronized代碼塊通過(guò)javap生成的字節(jié)碼中包含monitor enter和monitor exit兩個(gè)指令。

當(dāng)在進(jìn)加鎖的時(shí)候會(huì)執(zhí)行monitor enter指令，執(zhí)行該指令可以獲取對(duì)象的monitor。同時(shí)在執(zhí)行Lock.wait()的時(shí)候也必須持有monitor對(duì)象。

在多核環(huán)境下，多個(gè)線程有可能同時(shí)執(zhí)行monitor enter指令，并獲取lock對(duì)象關(guān)聯(lián)的monitor，但只有一個(gè)線程可以和monitor建立關(guān)聯(lián)，這個(gè)線程執(zhí)行到wait方法時(shí)，wait方法會(huì)將當(dāng)前線程放入wait set，使其進(jìn)行等待直到被喚醒，并放棄lock對(duì)象上的所有同步聲明，意味著該線程釋放了鎖，其他線程可以重新執(zhí)行加鎖操作，notify方法會(huì)選擇wait set中任意一個(gè)線程進(jìn)行喚醒，notifyAll方法會(huì)喚醒monitor的wait set中所有線程。執(zhí)行完notify方法并不會(huì)立馬喚醒等待線程。那么wait具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

首先在HotSpot虛擬機(jī)中，monitor采用ObjectMonitor實(shí)現(xiàn)，每個(gè)線程都具有兩個(gè)隊(duì)列，分別為free和used，用來(lái)存放ObjectMonitor。如果當(dāng)前free列表為空，線程將向全局global list請(qǐng)求分配ObjectMonitor。

ObjectMonitor對(duì)象中有兩個(gè)隊(duì)列，都用來(lái)保存ObjectWaiter對(duì)象，分別是_WaitSet 和 _EntrySet。_owner用來(lái)指向獲得ObjectMonitor對(duì)象的線程

ObjectWaiter對(duì)象是雙向鏈表結(jié)構(gòu)，保存了_thread（當(dāng)前線程）以及當(dāng)前的狀態(tài)TState等數(shù)據(jù)， 每個(gè)等待鎖的線程都會(huì)被封裝成ObjectWaiter對(duì)象。

_WaitSet：處于wait狀態(tài)的線程，會(huì)被加入到wait set；

_EntrySett：處于等待鎖block狀態(tài)的線程，會(huì)被加入到entry set；

wait方法實(shí)現(xiàn)

lock.wait()方法最終通過(guò)ObjectMonitor的 wait(jlong millis, bool interruptable, TRAPS)實(shí)現(xiàn)

1、將當(dāng)前線程封裝成ObjectWaiter對(duì)象node

2、通過(guò)ObjectMonitor::AddWaiter方法將node添加到_WaitSet列表中

3、通過(guò)ObjectMonitor::exit方法釋放當(dāng)前的ObjectMonitor對(duì)象，這樣其它競(jìng)爭(zhēng)線程就可以獲取該ObjectMonitor對(duì)象

4、最終底層的park方法會(huì)掛起線程

ObjectSynchorizer::wait方法通過(guò)Object對(duì)象找到ObjectMonitor對(duì)象來(lái)調(diào)用方法 ObjectMonitor::wait()，通過(guò)調(diào)用ObjectMonitor::AddWaiter()可以把新建的ObjectWaiter對(duì)象，放入到_WaitSet隊(duì)列的末尾，然后在ObjectMonitor::exit釋放鎖，接著通過(guò)執(zhí)行thread_ParkEvent->park來(lái)掛起線程，也就是進(jìn)行wait。

2.Object對(duì)象中的wait,notify,notifyAll的理解

wait，notify，notifyAll 是定義在Object類的實(shí)例方法，用于控制線程狀態(tài)，在線程協(xié)作時(shí)，大家都會(huì)用到notify()或者notifyAll()方法，其中wait與notify是java同步機(jī)制中重要的組成部分，需要結(jié)合與synchronized關(guān)鍵字才能使用，在調(diào)用一個(gè)Object的wait與notify/notifyAll的時(shí)候，必須保證調(diào)用代碼對(duì)該Object是同步的，也就是說(shuō)必須在作用等同于synchronized(object){…}的內(nèi)部才能夠去調(diào)用obj的wait與notify/notifyAll三個(gè)方法，否則就會(huì)報(bào)錯(cuò)：java.lang.IllegalMonitorStateException:current thread not owner(意思是因?yàn)闆]有同步，所以線程對(duì)對(duì)象鎖的狀態(tài)是不確定的，不能調(diào)用這些方法)。

wait的目的就在于暴露出對(duì)象鎖，所以需要保證在lock的同步代碼中調(diào)用lock.wait()方法，讓其他線程可以通過(guò)對(duì)象的notify叫醒等待在該對(duì)象的等該池里的線程。同樣notify也會(huì)釋放對(duì)象鎖，在調(diào)用之前必須獲得對(duì)象的鎖，不然也會(huì)報(bào)異常。所以，在線程自動(dòng)釋放其占有的對(duì)象鎖后，不會(huì)去申請(qǐng)對(duì)象鎖，只有當(dāng)線程被喚醒的時(shí)候或者達(dá)到最大的睡眠時(shí)間，它才再次爭(zhēng)取對(duì)象鎖的權(quán)利

主要方法：

wait()

等待對(duì)象的同步鎖,需要獲得該對(duì)象的同步鎖才可以調(diào)用這個(gè)方法,否則編譯可以通過(guò)，但運(yùn)行時(shí)會(huì)收到一個(gè)異常：IllegalMonitorStateException。調(diào)用任意對(duì)象的 wait() 方法導(dǎo)致該線程阻塞，該線程不可繼續(xù)執(zhí)行，并且該對(duì)象上的鎖被釋放。

notify()

喚醒在等待該對(duì)象同步鎖的線程(只喚醒一個(gè),如果有多個(gè)在等待),注意的是在調(diào)用此方法的時(shí)候，并不能確切的喚醒某一個(gè)等待狀態(tài)的線程，而是由JVM確定喚醒哪個(gè)線程，而且不是按優(yōu)先級(jí)。調(diào)用任意對(duì)象的notify()方法則導(dǎo)致因調(diào)用該對(duì)象的 wait()方法而阻塞的線程中隨機(jī)選擇的一個(gè)解除阻塞（但要等到獲得鎖后才真正可執(zhí)行）。

notifyAll()

喚醒所有等待的線程,注意喚醒的是notify之前wait的線程,對(duì)于notify之后的wait線程是沒有效果的。

3.wait 實(shí)戰(zhàn)

通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)看一下實(shí)際的效果，開啟兩個(gè)線和，一個(gè)線程 打印1到52的數(shù)字，一個(gè)打印A到Z的字母，要求，打印兩個(gè)數(shù)，打印一個(gè)字母，這樣交替順序打印，代碼如下：

public class ShuZiZiMuThread {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Object();
        shuzi shuzi = new shuzi(object);
        zimu zimu = new zimu(object);
        Thread t = new Thread(shuzi);
        t.setName("shuzi");
        Thread t1 = new Thread(zimu);
        t1.setName("zimu");
        t.start();//數(shù)字線程先運(yùn)行
        t1.start();
    }
}
class shuzi implements Runnable{
    private Object object;
    //聲明類的引用
    public shuzi(Object object) {
        this.object = object;
    }
    public void run() {
        synchronized (object) {//上鎖
            for(int i=1;i<53;i++){
                System.out.print(i+",");
                if(i%2==0){
                    object.notifyAll();//喚醒其它爭(zhēng)奪權(quán)限的線程
                    try {
                        object.wait();//釋放鎖，進(jìn)入等待
                        System.out.println("數(shù)字打印類打全打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程"+Thread.currentThread().getName());//輸出當(dāng)前擁有鎖的線程名稱
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
class zimu implements Runnable{
    private Object object;
    public zimu(Object object) {
        this.object = object;
    }
    public void run() {
        synchronized (object) {
            for(int j=65;j<91;j++){
                char c = (char)j;
                System.out.print(c);
                object.notifyAll();//喚醒其它爭(zhēng)奪權(quán)限的線程
                try {
                    object.wait();//釋放鎖，進(jìn)入等待
                    System.out.println("字母打印類打全打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程"+Thread.currentThread().getName());//輸出當(dāng)前擁有鎖的線程名稱
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果 ：

1,2,A數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
3,4,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
B數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
5,6,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
C數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
7,8,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
D數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
9,10,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
E數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
11,12,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
F數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
13,14,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
G數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
15,16,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
H數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
17,18,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
I數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
19,20,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
J數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
21,22,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
K數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
23,24,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
L數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
25,26,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
M數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
27,28,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
N數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
29,30,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
O數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
31,32,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
P數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
33,34,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
Q數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
35,36,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
R數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
37,38,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
S數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
39,40,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
T數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
41,42,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
U數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
43,44,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
V數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
45,46,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
W數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
47,48,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
X數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
49,50,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
Y數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi
51,52,字母打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程zimu
Z數(shù)字打印類打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線程shuzi

結(jié)果分析：

通過(guò)結(jié)果可以看出：

在字母打一打印類里 調(diào)用完

通過(guò)結(jié)果可以看出：

在字母打一打印類里 調(diào)用完

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