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Java等待喚醒機制線程通信原理解析

更新時間：2019年12月18日 09:50:31 作者：我的腳印

這篇文章主要介紹了Java等待喚醒機制線程通信原理解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友可以參考下

線程間通信

概念：多個線程在處理同一個資源，但是處理的動作（線程的任務(wù)）卻不相同。比如：線程A用來生成包子的，線程B用來吃包子的，包子可以理解為同一資源，線程A與線程B處理的動作，一個是生產(chǎn)，一個是消費，那么線程A與線程B之間就存在線程通信問題。

為什么要處理線程間通信：

多個線程并發(fā)執(zhí)行時, 在默認情況下CPU是隨機切換線程的，當(dāng)我們需要多個線程來共同完成一件任務(wù)，并且我們希望他們有規(guī)律的執(zhí)行, 那么多線程之間需要一些協(xié)調(diào)通信，以此來幫我們達到多線程共同操作一份數(shù)據(jù)。

如何保證線程間通信有效利用資源：

多個線程在處理同一個資源，并且任務(wù)不同時，需要線程通信來幫助解決線程之間對同一個變量的使用或操作。就是多個線程在操作同一份數(shù)據(jù)時，避免對同一共享變量的爭奪。也就是我們需要通過一定的手段使各個線程能有效的利用資源。而這種手段即—— 等待喚醒機制。

等待喚醒機制

什么是等待喚醒機制

這是多個線程間的一種協(xié)作機制。談到線程我們經(jīng)常想到的是線程間的競爭（race），比如去爭奪鎖，但這并不是故事的全部，線程間也會有協(xié)作機制。就好比在公司里你和你的同事們，你們可能存在在晉升時的競爭，但更多時候你們更多是一起合作以完成某些任務(wù)。就是在一個線程進行了規(guī)定操作后，就進入等待狀態(tài)（wait()），等待其他線程執(zhí)行完他們的指定代碼過后再將其喚醒（notify()）;在有多個線程進行等待時，如果需要，可以使用 notifyAll()來喚醒所有的等待線程。wait/notify 就是線程間的一種協(xié)作機制。

等待喚醒中的方法

等待喚醒機制就是用于解決線程間通信的問題的，使用到的3個方法的含義如下：

wait：線程不再活動，不再參與調(diào)度，進入 wait set 中，因此不會浪費 CPU 資源，也不會去競爭鎖了，這時的線程狀態(tài)即是 WAITING。它還要等著別的線程執(zhí)行一個特別的動作，也即是“通知（notify）”在這個對象上等待的線程從wait set 中釋放出來，重新進入到調(diào)度隊列（ready queue）中
notify：則選取所通知對象的 wait set 中的一個線程釋放；例如，餐館有空位置后，等候就餐最久的顧客最先入座。
notifyAll：則釋放所通知對象的 wait set 上的全部線程。

注意：

哪怕只通知了一個等待的線程，被通知線程也不能立即恢復(fù)執(zhí)行，因為它當(dāng)初中斷的地方是在同步塊內(nèi)，而此刻它已經(jīng)不持有鎖，所以她需要再次嘗試去獲取鎖（很可能面臨其它線程的競爭），成功后才能在當(dāng)初調(diào)用 wait 方法之后的地方恢復(fù)執(zhí)行。

總結(jié)如下：

如果能獲取鎖，線程就從 WAITING 狀態(tài)變成 RUNNABLE 狀態(tài)；否則，從 wait set 出來，又進入 entry set，線程就從 WAITING 狀態(tài)又變成 BLOCKED 狀態(tài)調(diào)用wait和notify方法需要注意的細節(jié)

wait方法與notify方法必須要由同一個鎖對象調(diào)用。因為：對應(yīng)的鎖對象可以通過notify喚醒使用同一個鎖對象調(diào)用的wait方法后的線程。
wait方法與notify方法是屬于Object類的方法的。因為：鎖對象可以是任意對象，而任意對象的所屬類都是繼承了Object類的。
wait方法與notify方法必須要在同步代碼塊或者是同步函數(shù)中使用。因為：必須要通過鎖對象調(diào)用這2個方法。

生產(chǎn)者與消費者問題

等待喚醒機制其實就是經(jīng)典的“生產(chǎn)者與消費者”的問題。就拿生產(chǎn)包子消費包子來說等待喚醒機制如何有效利用資源：

/*
包子鋪線程生產(chǎn)包子，吃貨線程消費包子。當(dāng)包子沒有時（包子狀態(tài)為false），吃貨線程等待，包子鋪線程生產(chǎn)包子
（即包子狀態(tài)為true），并通知吃貨線程（解除吃貨的等待狀態(tài)）,因為已經(jīng)有包子了，那么包子鋪線程進入等待狀態(tài)。
接下來，吃貨線程能否進一步執(zhí)行則取決于鎖的獲取情況。如果吃貨獲取到鎖，那么就執(zhí)行吃包子動作，包子吃完（包
子狀態(tài)為false），并通知包子鋪線程（解除包子鋪的等待狀態(tài)）,吃貨線程進入等待。包子鋪線程能否進一步執(zhí)行則取
決于鎖的獲取情況

*/

代碼實現(xiàn)

包子類

package demo01;

public class BaoZi {
  String pier;
  String xianer;
  boolean flag = false;//包子資源 是否存在 包子資源狀態(tài)
}

吃貨線程類：

package demo01;

public class ChiHuo extends Thread {
  private BaoZi bz;

  public ChiHuo(String name, BaoZi bz) {
    super(name);
    this.bz = bz;
  }

  @Override
  public void run() {
    while (true) {
      synchronized (bz) {
        if (bz.flag == false) {//沒包子
          try {
            bz.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
        System.out.println("吃貨正在吃" + bz.pier + bz.xianer + "包子");
        bz.flag = false;
        bz.notify();
      }
    }
  }
}

包子鋪線程類：

package demo01;

public class BaoZiPu extends Thread {
  private BaoZi bz;

  public BaoZiPu(String name, BaoZi bz) {
    super(name);
    this.bz = bz;
  }

  @Override
  public void run() {
    int count = 0;
    //造包子
    while (true) {
      //同步
      synchronized (bz) {
        if (bz.flag == true) {//包子資源 存在
          try {
            bz.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
        // 沒有包子 造包子
        System.out.println("包子鋪開始做包子");
        if (count % 2 == 0) {
          // 冰皮 五仁
          bz.pier = "冰皮";
          bz.xianer = "五仁";
        } else {
          // 薄皮 牛肉大蔥
          bz.pier = "薄皮";
          bz.xianer = "牛肉大蔥";
        }
        count++;
        bz.flag = true;
        System.out.println("包子造好了：" + bz.pier + bz.xianer);
        System.out.println("吃貨來吃吧");
        //喚醒等待線程 （吃貨）
        bz.notify();
      }
    }
  }
}

測試類：

package demo01;

public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    //等待喚醒案例
    BaoZi bz = new BaoZi();
    ChiHuo ch = new ChiHuo("吃貨",bz);
    BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子鋪",bz);
    ch.start();
    bzp.start();
  }
}

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

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