【并发编程】wait/notify

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原理之wait/notify

• Owner线程发现条件不满足，调用wait方法，即可进入WaitSet变为WAITING状态
• BLOCKED和WAITING 的线程都处于阻塞状态，不占用CPU时间片
• BLOCKED线程会在OWNER线程释放资源时唤醒
• WAITING线程会在OWNER调用nofity或notifyAll时唤醒，但唤醒后并不意味着立刻获得锁，仍需要进入ENtryList重新竞争

API介绍

• obj.wait() 让进入object监视器的线程到waitSet等待。
• obj.notify() 在object上正在waitSet等待的线程中随机挑选一个唤醒
• obj.notifyAll() 让object上正在waitSet等待的线程全部唤醒

他们都是线程之间进行协作的手段，都属于Object对象的方法，必须获得此对象的锁，才能调用这几个方法

package org.example.demo;


import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import static java.lang.Thread.sleep;

@Slf4j
public class Test1 {
    final static Object obj = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        }).start();

        // 主线程两秒后执行
        sleep(2000);
        log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
        synchronized (obj) {
//            obj.notify(); // 唤醒obj上一个线程
             obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程
        }
    }

}

notify 的一种结果

notifyAll 的结果

wait() 方法会释放对象的锁，进入 WaitSet 等待区，从而让其他线程就机会获取对象的锁。无限制等待，直到notify 停止

wait(long n) 有时限的等待, 到 n 毫秒后结束等待，或是被 notify

wait notify的正确姿势

开始之前看

sleep(long n)和wait(long n)的区别

1. sleep是Thread方法，而wait是Object方法
2. sleep是不需要强制和synchronized配合使用的，但wait需要和synchronized一起使用
3. sleep在睡眠的同时，不会释放对象锁，但wait等待的时候会释放对象锁
4. 它们的状态是一样的都是TIMED_WAITING

step1

static final Object room = new Object();
static boolean hasCigarette = false;
static boolean hasTakeout = false;

思考下面的解决方案好不好，为什么？

@Slf4j
public class Test2 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (room) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }, "其它人").start();

        }
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            // 这里能不能加 synchronized (room)？
            hasCigarette = true;
            log.debug("烟到了噢！");
        }, "送烟的").start();

    }
}

输出

• 其它干活的线程，都要一直阻塞，效率太低
• 小南线程必须睡足 2s 后才能醒来，就算烟提前送到，也无法立刻醒来
• 加了 synchronized (room) 后，就好比小南在里面反锁了门睡觉，烟根本没法送进门，main 没加synchronized 就好像 main 线程是翻窗户进来的
• 解决方法，使用 wait - notify 机制

step 2

思考下面的实现行嘛吗，为什么

@Slf4j
public class Test3 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        room.wait(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (room) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }, "其它人").start();
        }
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasCigarette = true;
                log.debug("烟到了噢！");
                room.notify();
            }
        }, "送烟的").start();

    }
}

输出

• 解决了其它干活的线程阻塞的问题
• 但如果有其它线程也在等待条件呢？会不会错误叫醒其他线程

step3

package org.example.demo;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class Test4 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活...");
                }
            }
        }, "小南").start();
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                log.debug("外卖送到没？[{}]", hasTakeout);
                if (!hasTakeout) {
                    log.debug("没外卖，先歇会！");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("外卖送到没？[{}]", hasTakeout);
                if (hasTakeout) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活...");
                }
            }
        }, "小女").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasTakeout = true;
                log.debug("外卖到了噢！");
                room.notify();
            }
        }, "送外卖的").start();
    }
}

输出

• notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程，这时如果有其它线程也在等待，那么就可能唤醒不了正确的线程，称之为【虚假唤醒】
• 解决方法，改为 notifyAll

step4

new Thread(() -> {
    synchronized (room) {
        hasTakeout = true;
        log.debug("外卖到了噢！");
        room.notifyAll(); //改动了
    }
}, "送外卖的").start();

输出

• 用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题，但使用 if + wait 判断仅有一次机会，一旦条件不成立，就没有重新判断的机会了
• 解决方法，用 while + wait，当条件不成立，再次 wait

step5

将 if 改为while

原来

if (!hasCigarette) {
    log.debug("没烟，先歇会！");
    try {
        room.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

改为

while (!hasCigarette) {
    log.debug("没烟，先歇会！");
    try {
        room.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

输出

 正确姿势（最终版格式）

synchronized(lock) {
        while(条件不成立) {
        lock.wait();
            }
        // 干活
    }
    
//另一个线程
synchronized(lock) {
        lock.notifyAll();
     }

ok了哦，

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