Java 中除了关键字 synchronized 能够实现线程同步外,还可以使用 wait 和 notify/notify 实现同步。
wait 方法是使拥有当前对象(object)的线程(thread)放弃锁(release lock),进入睡眠状态
notify 通知该对象(object)因上面
调用wait而等待的某一进程重新唤醒启动notifyAll 通知在对象(object)上因调用wait而等待的所有进程启动,这些进程根据优先级顺序执行
一个线程在其生命周期内总是处于某种状态:
- 创建: 当一个线程对象被声明并创建后,它处于“创建”状态;
- 就绪:线程对象调用 start() 方法后,将进入“就绪”状态,处于“就绪”状态的线程不是立即执行,而是进入就绪队列,等待CPU;
- 运行:当就绪队列中具有最高优先级的就绪线程被调度并获得CPU时,便进入“运行”状态,执行 run() 方法,run 方法中定义了线程的操作和功能;
- 非运行:处于“运行”状态的线程可能因为某些原因 (例如人为挂起)进入“非运行”状态,让出CPU并临时中止自己的执行;
- 停止:线程完成了它的全部工作或调用 stop() 方法强制中止线程,线程就进入“停止”状态。
wait 与 sleep 区别
| wait | sleep |
归属类 | 属于Object类(java.lang.Object) | 属于Thread类(java.lang.Thread),静态方法 |
释放锁 | 释放了锁,其它线程同步块或方法 | 没有释放锁,不出让系统资源(如cpu) |
中断唤醒 |
wait一般不会加时间限制,而是判断是否满足符合条件;
如果符合条件,则notify/notifyall唤醒
|
sleep(milliseconds)后自动唤醒,
如果时间不到可用interrupt()强制中断
|
适用范围 | 同步方法或同步块使用(synchronized) | 任何地方都可使用(main、thread线程) |
捕获异常 | 必须捕获异常(try/catch) | 不需要捕获异常 |
wait - sleep示例(区别)
package com.homer.thread;
public class waitsleep {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo th = new ThreadDemo();
th.start();
System.out.println("thread is starting...");
synchronized (th) {
try {
System.out.println("Waiting for th to complete...");
// th.wait(1000); // 等待1秒后,立刻执行
th.wait(); // 线程等待,notify唤醒后执行
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Total is : " + th.total); // 线程唤醒后,执行
}
}
}
class ThreadDemo extends Thread {
int total;
@Override
public void run(){
try {
Thread.sleep(2000); // 睡眠2秒
synchronized(this){
System.out.println("Thread is running...");
for(int i=0; i<10; i++) {
total += i;
System.out.println("i = " + i + "; total = " + total);
if(i==5) {
System.out.println("i = 5 sleep(3000)");
Thread.sleep(3000); // i = 5时,睡眠3秒
}
}
this.notify();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果:
thread is starting...
Waiting for th to complete...
Thread is running...
i = 0; total = 0
i = 1; total = 1
i = 2; total = 3
i = 3; total = 6
i = 4; total = 10
i = 5; total = 15
i = 5 sleep(3000)
i = 6; total = 21
i = 7; total = 28
i = 8; total = 36
i = 9; total = 45
Total is : 45
================================
wait - notify 示例(生产者 - 消费者)
package com.homer.thread;
public class waitnotify {
public static void main(String[] args) {
Q q = new Q();
new Producer(q);
new Consumer(q);
}
}
class Producer implements Runnable {
Q q = null;
public Producer(Q q) {
this.q = q;
(new Thread(this, "Producer")).start();
}
@Override
public void run() {
int i = 0;
while(i<5) {
q.put(i++);
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
Q q = null;
public Consumer(Q q) {
this.q = q;
(new Thread(this, "Consumer")).start();
}
@Override
public void run() {
while(q.get()<5){
}
}
}
class Q {
int n;
boolean valueSet = false;
public synchronized int get() {
if(!valueSet) { // if valueSet == false,wait else try to got value
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("Get n : " + n);
valueSet = false;
notify();
return n;
}
public synchronized void put(int n) {
if(valueSet) { // if valueSet == true,already have value so wait fetch,else put
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.n = n;
System.out.println("Put n : " + n);
valueSet = true;
notify();
}
}
运行结果:
Put n : 0
Get n : 0
Put n : 1
Get n : 1
Put n : 2
Get n : 2
Put n : 3
Get n : 3
Put n : 4
Get n : 4
首先两个线程启动,他们的执行占用CPU多少随机,但是这里因为加了一个锁的Boolean型变量,而控制了put与set.
首先:创建了一个对象Q,创建了一个Producer,一个Consumer,这两个对象在构造方法中启动了线程.
第一步:
对于Producer来说,会首先去调用put方法,因为valueSet是默认值是false,所以在Q的put方法不执行wait 而是执行 this.n = n 赋值操作,执行完毕后设置为valueSet =true
对于Consumer来说,会首先去调用get方法,因为valueSet是默认值是false,所以该线程会执行wait(等待valueSet 赋值状态为true)
第二步:
对于Producer来说,因为valueSet已经变成true,所以会wat.
对于Consumer来说,因为valueSet已经变成true,所以会执行下面的code(get value),然后设置valueSet为false.
第三步:
Producer执行put方法,因为valueSet为false
Consumer等待(重复第一步)
依次类推,方法执行...
这里关键是加了一个共享的变量 valueSet 来判是该取值get,还是put值。当然有了wait跟notify才使它成为了可以实现的。
但是不管怎样,wait是使目前控制该对象(Q的对象q)的线程wait(等待),notify是使前面在该对象上面wait的方法继续执行.
示例代码下载
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java-wait和notify的用法.pdf