這篇文章主要介紹了簡單了解java等待喚醒機(jī)制原理及使用,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

這是一篇走心的填坑筆記，自學(xué)Java的幾年總是在不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)，一路走來發(fā)現(xiàn)自己踩坑無數(shù)，而填上的坑卻屈指可數(shù)。突然發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候真的不是幾年工作經(jīng)驗(yàn)的問題，有些東西即使工作十年，沒有用心去學(xué)習(xí)過也不過是一個(gè)10年大坑罷了（真實(shí)感受）。

剛開始接觸多線程時(shí)，就知道有等待/喚醒這個(gè)東西，寫過一個(gè)demo就再也沒有看過了，至于它到底是個(gè)什么東西，或者說它能解決什么樣的問題，估計(jì)大多數(shù)人和我一樣都是模棱兩可。這次筆者就嘗試帶你搞懂等待/喚醒機(jī)制，讀完本文你將get到以下幾點(diǎn)：

• 循環(huán)等待帶來什么樣的問題
• 用等待喚醒機(jī)制優(yōu)化循環(huán)等待
• 等待喚醒機(jī)制中的被忽略的細(xì)節(jié)

一,循環(huán)等待問題

假設(shè)今天要發(fā)工資，強(qiáng)老板要去吃一頓好的，整個(gè)就餐流程可以分為以下幾個(gè)步驟：

• 點(diǎn)餐
• 窗口等待出餐
• 就餐

 public static void main(String[] args) {
   // 是否還有包子
    AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();
    
    // 包子鋪老板
    new Thread(() -> {
      try {
        // 一直循環(huán)查看是否還有包子
        while (true) {
          if (hasBun.get()) {
            System.out.println("老板：檢查一下是否還剩下包子...");
            Thread.sleep(3000);
          } else {
            System.out.println("老板：沒有包子了, 馬上開始制作...");
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("老板：包子出鍋咯....");
            hasBun.set(true);
          }
        }
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }).start();


    new Thread(() -> {
      System.out.println("小強(qiáng)：我要買包子...");
      try {
        // 每隔一段時(shí)間詢問是否完成
        while (!hasBun.get()) {
          System.out.println("小強(qiáng)：包子咋還沒做好呢~");
          Thread.sleep(3000);
        }
        System.out.println("小強(qiáng)：終于吃上包子了....");
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }).start();
  }

在上文代碼中存在一個(gè)很大的問題，就是老板需要不斷的去檢查是否還有包子，而客戶則需要隔一段時(shí)間去看催一下老板，這顯然時(shí)不合理的，這就是典型的循環(huán)等待問題。

這種問題的代碼中通常是如下這種模式：

  while (條件不滿足) {
    Thread.sleep(3000);
  }
  doSomething();

對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)中，則暴露了一個(gè)問題：不斷通過輪詢機(jī)制來檢測條件是否成立， 如果輪詢時(shí)間過小則會(huì)浪費(fèi)CPU資源，如果間隔過大，又導(dǎo)致不能及時(shí)獲取想要的資源。

二，等待/喚醒機(jī)制

為了解決循環(huán)等待消耗CPU以及信息及時(shí)性問題，Java中提供了等待喚醒機(jī)制。通俗來講就是由主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)， 當(dāng)條件成立時(shí)，主動(dòng)通知對(duì)應(yīng)的線程，而不是讓線程本身來詢問。

2.1 基本概念

等待/喚醒機(jī)制，又叫等待通知（筆者更喜歡叫喚醒而非通知），是指線程A調(diào)用了對(duì)象O的wait()方法進(jìn)入了等待狀態(tài)，而另一個(gè)線程調(diào)用了O的notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從對(duì)象O的wait()方法返回，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)操作。

上訴過程是通過對(duì)象O，使得線程A和線程B之間進(jìn)行通信, 在線程中調(diào)用了對(duì)象O的wait()方法后線程久進(jìn)入了阻塞狀態(tài)，而在其他線程中對(duì)象O調(diào)用notify()或notifyAll方法時(shí)，則會(huì)喚醒對(duì)應(yīng)的阻塞線程。

2.2 基本API

等待/喚醒機(jī)制的相關(guān)方法時(shí)任意Java對(duì)象具備的，因?yàn)檫@些方法被定義在所有Java對(duì)象的超類Object中。

notify： 通知一個(gè)在對(duì)象上等待的線程，使其從wait()方法返回，而返回的前提時(shí)該線程獲取到對(duì)象的鎖

notifyAll: 通知所有等待在該對(duì)象上的線程

wait: 調(diào)用此方法的線程進(jìn)入阻塞等待狀態(tài)，只有等待另外線程的通知或者被中斷才會(huì)返回，調(diào)用wait方法會(huì)釋放對(duì)象的鎖

wait(long) : 等待超過一段時(shí)間沒有被喚醒就超時(shí)自動(dòng)返回，單位時(shí)毫秒。

2.3 用等待喚醒機(jī)制優(yōu)化循環(huán)等待

public static void main(String[] args) {
  // 是否還有包子
    AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();
    // 鎖對(duì)象
    Object lockObject = new Object();

    // 包子鋪老板
    new Thread(() -> {
      try {
        while (true) {
          synchronized (lockObject) {
            if (hasBun.get()) {
              System.out.println("老板：包子夠賣了，打一把王者榮耀");
              lockObject.wait(); 
            } else {
              System.out.println("老板：沒有包子了, 馬上開始制作...");
              Thread.sleep(3000);
              System.out.println("老板：包子出鍋咯....");
              hasBun.set(true);
              // 通知等待的食客
              lockObject.notifyAll();
            }
          }
        }
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }).start();


    new Thread(() -> {
      System.out.println("小強(qiáng)：我要買包子...");
      try {
        synchronized (lockObject) {
          if (!hasBun.get()) {
            System.out.println("小強(qiáng)：看一下有沒有做好， 看公眾號(hào)cruder有沒有新文章");
            lockObject.wait(); 
          } else {
            System.out.println("小強(qiáng)：包子終于做好了，我要吃光它們....");
            hasBun.set(false);
            lockObject.notifyAll();
            System.out.println("小強(qiáng)：一口氣把店里包子吃光了， 快快樂樂去板磚了~~");
          }
        }
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }).start();
 }

上述流程，減少了輪詢檢查的操作，并且線程調(diào)用wait()方法后，會(huì)釋放鎖，不會(huì)消耗CPU資源，進(jìn)而提高了程序的性能。

三，等待喚醒機(jī)制的基本范式

等待、喚醒是線程間通信的手段之一，用來協(xié)調(diào)多個(gè)線程操作同一個(gè)數(shù)據(jù)源。實(shí)際應(yīng)用中通常用來優(yōu)化循環(huán)等待的問題，針對(duì)等待方和通知方，可以提煉出如下的經(jīng)典范式。

需要注意的是，在等待方執(zhí)行的邏輯中，一定要用while循環(huán)來判斷等待條件，因?yàn)閳?zhí)行notify/notifyAll方法時(shí)只是讓等待線程從wait方法返回，而非重新進(jìn)入臨界區(qū)

/**
 * 等待方執(zhí)行的邏輯
 * 1. 獲取對(duì)象的鎖
 * 2. 檢查條件，如果條件不滿足，調(diào)用對(duì)象的wait方法，被通知后重新檢查條件
 * 3. 條件滿足則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的邏輯
 */
synchronized(對(duì)象){
  while(條件不滿足){
    對(duì)象.wait()
  }
  doSomething();
}
/**
 * ??！ 通知方執(zhí)行的邏輯
 * 1. 獲取對(duì)象的鎖
 * 2. 改變條件
 * 3. 通知(所有)等待在對(duì)象上的線程
 */
synchronized(對(duì)象){
  條件改變
  對(duì)象.notify();
}

這個(gè)編程范式通常是針對(duì)典型的通知方和等待方，有時(shí)雙方可能具有雙重身份，即使等待方又是通知方，正如我們上文中的案例一樣。

四，notify/notifyAll不釋放鎖

相信這個(gè)問題有半數(shù)工程師都不知道，當(dāng)執(zhí)行wait()方法，鎖自動(dòng)被釋放；但執(zhí)行完notify()方法后，鎖不會(huì)釋放，而是要執(zhí)行notify()方法所在的synchronized代碼塊后才會(huì)釋放。這一點(diǎn)很重要，也是很多工程師容易忽略的地方。

lockObject.notifyAll();
System.out.println("小強(qiáng)：一口氣把店里包子吃光了， 快快樂樂去板磚了~~");

案例代碼中，故意設(shè)置成先notifyAll，然后在打印；上文圖中的結(jié)果也印證了了我們的描述，感興趣的小伙伴可以動(dòng)手執(zhí)行一下案例代碼哦。

五，等待、喚醒必須先獲取鎖

在等待、喚醒編程范式中的wait，notify，notifyAll方法往往不能直接調(diào)用， 需要在獲取鎖之后的臨界區(qū)執(zhí)行

并且只能喚醒等待在同一把鎖上的線程。

當(dāng)線程調(diào)用wait方法時(shí)會(huì)被加入到一個(gè)等待隊(duì)列，當(dāng)執(zhí)行notify時(shí)會(huì)喚醒隊(duì)列中第一個(gè)等待線程(等待時(shí)間最長的線程)，而調(diào)用notifyAll時(shí)則會(huì)喚醒等待線程中所有的等待線程。

六，sleep不釋放鎖 而wait 釋放#

在用等待喚醒機(jī)制優(yōu)化循環(huán)等待的過程中，有一個(gè)重要的特征就是原本的sleep()方法用wait()方法取代，他們的最大的區(qū)別在于wait方法會(huì)釋放鎖，而sleep不會(huì)，除此之外，還有個(gè)重要的區(qū)別，sleep是Thread的方法，可以在任意地方執(zhí)行；而wait是Object對(duì)象的方法，必須在synchronized代碼塊中執(zhí)行。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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