基礎(chǔ)知識(shí)

首先我們需要知道，這幾個(gè)都是Object對(duì)象的方法。換言之，Java中所有的對(duì)象都有這些方法。

public final native void notify();
public final native void notifyAll();
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException {
  wait(0);
}

其中notify()、notifyAll()、wait(long timeout)是本地方法

其次我們需要知道這幾個(gè)方法主要是用來(lái)個(gè)線程之間通信的。那可能就有人會(huì)問(wèn)，既然是用來(lái)線程之間通信的，那為什么這幾個(gè)方法不是在線程類Thread上呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們先來(lái)看下這幾個(gè)方法的具體使用方式再來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。

用法

Java中規(guī)定，在調(diào)用者三個(gè)方法時(shí)，當(dāng)前線程必須獲得對(duì)象鎖。因此就得配合synchronized關(guān)鍵字來(lái)使用

//使用模式，不代表可運(yùn)行代碼
synchronized(object) {
  while(contidion) {
    object.wait();
  }
  //object.notify();
  //object.notifyAll();
}

或者

public synchronized void methodName() {
  while(contidion) {
    object.wait();
  }
  //object.notify();
  //object.notifyAll();
}

在synchronized拿到對(duì)象鎖之后，synchronized代碼塊或者方法中，必定是會(huì)持有對(duì)象鎖的，因此就可以使用wait()或者notify()。

通過(guò)上述使用方法，我們也能很好理解為什么這幾個(gè)方法是在Object上而不是在Thread上。因?yàn)槊總€(gè)對(duì)象都可以作為synchronized鎖的對(duì)象，因此wait、notify等必須和對(duì)象關(guān)聯(lián)才能配合synchronized使用。

作用

1、wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法，無(wú)法被重寫。

2、wait()使當(dāng)前線程阻塞，前提是 必須先獲得鎖，一般配合synchronized 關(guān)鍵字使用，即，一般在synchronized 同步代碼塊里使用 wait()、notify/notifyAll() 方法。

3、 由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized 代碼塊執(zhí)行，說(shuō)明當(dāng)前線程一定是獲取了鎖的。

當(dāng)線程執(zhí)行wait()方法時(shí)候，會(huì)釋放當(dāng)前的鎖，然后讓出CPU，進(jìn)入等待狀態(tài)。

只有當(dāng) notify/notifyAll() 被執(zhí)行時(shí)候，才會(huì)喚醒一個(gè)或多個(gè)正處于等待狀態(tài)的線程，然后繼續(xù)往下執(zhí)行，直到執(zhí)行完synchronized 代碼塊的代碼或是中途遇到wait() ，再次釋放鎖。

也就是說(shuō)，notify/notifyAll() 的執(zhí)行只是喚醒沉睡的線程，而不會(huì)立即釋放鎖，鎖的釋放要看代碼塊的具體執(zhí)行情況。所以在編程中，盡量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出臨界區(qū)，以喚醒其他線程

4、wait() 需要被try catch包圍，中斷也可以使wait等待的線程喚醒。

5、notify 和wait 的順序不能錯(cuò)，如果A線程先執(zhí)行notify方法，B線程在執(zhí)行wait方法，那么B線程是無(wú)法被喚醒的。

6、notify 和 notifyAll的區(qū)別

notify方法只喚醒一個(gè)等待（對(duì)象的）線程并使該線程開始執(zhí)行。所以如果有多個(gè)線程等待一個(gè)對(duì)象，這個(gè)方法只會(huì)喚醒其中一個(gè)線程，選擇哪個(gè)線程取決于操作系統(tǒng)對(duì)多線程管理的實(shí)現(xiàn)。notifyAll 會(huì)喚醒所有等待(對(duì)象的)線程，盡管哪一個(gè)線程將會(huì)第一個(gè)處理取決于操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。如果當(dāng)前情況下有多個(gè)線程需要被喚醒，推薦使用notifyAll 方法。比如在生產(chǎn)者-消費(fèi)者里面的使用，每次都需要喚醒所有的消費(fèi)者或是生產(chǎn)者，以判斷程序是否可以繼續(xù)往下執(zhí)行。

7、在多線程中要測(cè)試某個(gè)條件的變化，使用if 還是while？

要注意，notify喚醒沉睡的線程后，線程會(huì)接著上次的執(zhí)行繼續(xù)往下執(zhí)行。所以在進(jìn)行條件判斷時(shí)候，可以先把 wait 語(yǔ)句忽略不計(jì)來(lái)進(jìn)行考慮，顯然，要確保程序一定要執(zhí)行，并且要保證程序直到滿足一定的條件再執(zhí)行，要使用while來(lái)執(zhí)行，以確保條件滿足和一定執(zhí)行。如下代碼：

public class K {
  //狀態(tài)鎖
  private Object lock;
  //條件變量
  private int now,need;
  public void produce(int num){
    //同步
    synchronized (lock){
      //當(dāng)前有的不滿足需要，進(jìn)行等待
      while(now < need){
        try {
          //等待阻塞
          wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("我被喚醒了！");
      }
      // 做其他的事情
    }
  }
}

顯然，只有當(dāng)前值滿足需要值的時(shí)候，線程才可以往下執(zhí)行，所以，必須使用while 循環(huán)阻塞。注意，wait() 當(dāng)被喚醒時(shí)候，只是讓while循環(huán)繼續(xù)往下走.如果此處用if的話，意味著if繼續(xù)往下走，會(huì)跳出if語(yǔ)句塊。但是，notifyAll 只是負(fù)責(zé)喚醒線程，并不保證條件云云，所以需要手動(dòng)來(lái)保證程序的邏輯。

實(shí)際案例

接下來(lái)我們就使用wait()、notify()來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)生產(chǎn)者、消費(fèi)者模式。這個(gè)也是面試過(guò)程中可能會(huì)被問(wèn)到的地方。至于什么是生產(chǎn)者消費(fèi)者模式，不明白的同學(xué)請(qǐng)自行百度。

首先是一些基礎(chǔ)的代碼

private static Boolean run = true;//控制是否生產(chǎn)和消費(fèi)
private static final Integer MAX_CAPACITY = 5;//緩沖區(qū)最大數(shù)量
private static final LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();//緩沖隊(duì)列

生產(chǎn)者代碼

/**
 * 生產(chǎn)者
 */
class Producter extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    while (run) {
      synchronized (queue) {
        while (queue.size() >= MAX_CAPACITY * 2) {
          try {
            System.out.println("緩沖隊(duì)列已滿，等待消費(fèi)");
            queue.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }

        try {
          String string = UUID.randomUUID().toString();
          queue.put(string);
          System.out.println("生產(chǎn):" + string);
          Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

        queue.notifyAll();//通知生產(chǎn)者和消費(fèi)者
      }
    }
  }
}

消費(fèi)者代碼

/**
 * 消費(fèi)者
 */
class Consumer extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    while (run) {
      synchronized (queue) {
        while (queue.isEmpty()) {
          try {
            System.out.println("隊(duì)列為空，等待生產(chǎn)");
            queue.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }

        try {
          System.out.println("消費(fèi)：" + queue.take());
          Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

        queue.notifyAll();//通知生產(chǎn)者和消費(fèi)者
      }
    }
  }
}

代碼說(shuō)明

1、生產(chǎn)者和消費(fèi)者都繼承了線程Thread，因?yàn)閣ait、notify本身就是線程間通信使用

2、生產(chǎn)者和消費(fèi)者都有兩層while，外層的while是用來(lái)判斷是否運(yùn)行生產(chǎn)者和消費(fèi)者。內(nèi)存的while用來(lái)判斷隊(duì)列queue是否已滿或者為空，如果滿足條件，則使得當(dāng)前線程變成等待狀態(tài)（等待notify）。

3、內(nèi)層的條件判斷為什么用while不用if，原因是當(dāng)線程被wait之后，會(huì)釋放對(duì)象鎖。當(dāng)?shù)却木€程被notify之后，必須再次嘗試去獲取對(duì)象鎖，如果沒(méi)有獲取到對(duì)象鎖，那還必須等待，直到拿到對(duì)象鎖之后才能向后執(zhí)行。

4、當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)了一個(gè)數(shù)據(jù)或者消費(fèi)者消費(fèi)了一個(gè)數(shù)據(jù)之后，使用notifyAll()方法來(lái)通知所有等待當(dāng)前對(duì)象鎖的線程，但是一次只會(huì)有一個(gè)等待的線程能拿到鎖。

5、我們使用queue作為鎖的對(duì)象在不同線程之間進(jìn)行通信

代碼運(yùn)行結(jié)果

隊(duì)列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
生產(chǎn):7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
生產(chǎn):848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
生產(chǎn):f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
生產(chǎn):38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
消費(fèi)：e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
消費(fèi)：7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
消費(fèi)：848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
消費(fèi)：f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
消費(fèi)：38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
隊(duì)列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
生產(chǎn):95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
消費(fèi)：9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
消費(fèi)：95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
隊(duì)列為空，等待生產(chǎn)
生產(chǎn):13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
生產(chǎn):2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b
消費(fèi)：13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
消費(fèi)：2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b

由結(jié)果也可以看出來(lái)，生產(chǎn)和消費(fèi)是無(wú)規(guī)則的，因?yàn)殡m然notifyAll()通知了所有的等待線程，但是不確定那個(gè)線程中能拿到對(duì)象鎖。但是也有一個(gè)很明顯的問(wèn)題，因?yàn)橥瑫r(shí)只有一個(gè)線程能拿到對(duì)象鎖，生產(chǎn)者和消費(fèi)者不可能同時(shí)運(yùn)行。

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