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如何在学习Java过程中实现线程之间的通信!

wait,notify 和 notifyAll,这些在多线程中被经常用到的保留关键字,在实际开发的时候很多时候却并没有被大家重视,而本文则是对这些关键字的使用进行描述。

存在即合理

在Java中,每个对象都有两个池,锁池(monitor)和等待池(waitset),每个对象又都有wait、notify、notifyAll方法,使用它们可以实现线程之间的通信,只是平时用的较少。

  • wait(): 使当前线程处于等待状态,直到另外的线程调用notify或notifyAll将它唤醒

  • notify(): 唤醒该对象监听的其中一个线程(规则取决于JVM厂商,FILO,FIFO,随机…)

  • notifyAll(): 唤醒该对象监听的所有线程

锁池: 假设T1线程已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁,而其它的线程想要调用该对象的synchronized方法(或者synchronized块),由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前都需要先获得该对象的锁的拥有权,但是该对象的锁目前正被T1线程拥有,所以这些线程就进入了该对象的锁池中。

等待池: 假设T1线程调用了某个对象的wait()方法,T1线程就会释放该对象的锁(因为wait()方法必须出现在synchronized中,这样自然在执行wait()方法之前T1线程就已经拥有了该对象的锁),同时T1线程进入到了该对象的等待池中。如果有其它线程调用了相同对象的notifyAll()方法,那么处于该对象的等待池中的线程就会全部进入该对象的锁池中,从新争夺锁的拥有权。如果另外的一个线程调用了相同对象的notify()方法,那么仅仅有一个处于该对象的等待池中的线程(随机)会进入该对象的锁池.

注意事项

  • 在调用wait(), notify()或notifyAll()的时候,都必须获得某个对象(注意:不是类)的锁。

  • 永远在循环(loop)里调用 wait 和 notify,而不是在 If 语句中

  • 永远在synchronized的函数或对象里使用wait、notify和notifyAll,不然Java虚拟机会生成 IllegalMonitorStateException。

使用案例 - 生产消费

分析: 从日志中可以看到数据会出现多次生产或多次消费的问题,因为在线程执行过程中,两个线程缺少协作关系,都是各干各的,T1线程只管生产数据,不管T2线程是否处理了。

改进方案 - wait/notify

上文已经介绍了使用wait和notify的前提了,接下来看案例

分析: 一切都是那么完美,在T1线程中,调用LOCK.wait()将当前线程移入等待池中,并交出执行权,锁池中的其他线程去竞争并取得锁的使用权(T2线程获取),当T2线程消费完毕后,调用LOCK.notify()方法通知当前对象锁等待池中的其中一个线程(因为这里notify是基于JVM算法而定,因为我们只有两个线程,所以T1线程会接收到T2线程发出的通知,从而继续生产数据。

问题: 虽然一对一没有问题,但假设多个生产者多个消费者的情况下怎么办呢?

BUG - 埋点

分析: 居然不执行了,借助前面说过的 死锁分析知识,我们看看是不是发生死锁了

结果表明,虽然没有Found one deadlock...字眼,但是可以看到有个线程都被wait住了,没有被释放,所以导致我们当前无法继续生产消费

解决方案 - notifyAll

分析: 这里只修改了一句代码,就是将consumer方法中的notify -> notifyAll,由通知单个线程变成通知所有在等待池中的线程

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责任编辑: 鲁达

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