快捷導(dǎo)航

JUC中的wait與notify方法實(shí)現(xiàn)原理詳解

更新時(shí)間：2023年03月10日 10:18:53 作者：Young丶

這篇文章主要介紹了JUC中的wait與notify方法實(shí)現(xiàn)原理，在進(jìn)行wait()之前，就代表著需要爭(zhēng)奪Synchorized，而Synchronized代碼塊通過(guò)javap生成的字節(jié)碼中包含monitor?enter和monitor?exit兩個(gè)指令

1.Object中的wait()實(shí)現(xiàn)原理

在進(jìn)行wait()之前，就代表著需要爭(zhēng)奪Synchorized，而Synchronized代碼塊通過(guò)javap生成的字節(jié)碼中包含monitor enter和monitor exit兩個(gè)指令。

當(dāng)在進(jìn)加鎖的時(shí)候會(huì)執(zhí)行monitor enter指令，執(zhí)行該指令可以獲取對(duì)象的monitor。同時(shí)在執(zhí)行Lock.wait()的時(shí)候也必須持有monitor對(duì)象。

在多核環(huán)境下，多個(gè)線(xiàn)程有可能同時(shí)執(zhí)行monitor enter指令，并獲取lock對(duì)象關(guān)聯(lián)的monitor，但只有一個(gè)線(xiàn)程可以和monitor建立關(guān)聯(lián)，這個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行到wait方法時(shí)，wait方法會(huì)將當(dāng)前線(xiàn)程放入wait set，使其進(jìn)行等待直到被喚醒，并放棄lock對(duì)象上的所有同步聲明，意味著該線(xiàn)程釋放了鎖，其他線(xiàn)程可以重新執(zhí)行加鎖操作，notify方法會(huì)選擇wait set中任意一個(gè)線(xiàn)程進(jìn)行喚醒，notifyAll方法會(huì)喚醒monitor的wait set中所有線(xiàn)程。執(zhí)行完notify方法并不會(huì)立馬喚醒等待線(xiàn)程。那么wait具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

首先在HotSpot虛擬機(jī)中，monitor采用ObjectMonitor實(shí)現(xiàn)，每個(gè)線(xiàn)程都具有兩個(gè)隊(duì)列，分別為free和used，用來(lái)存放ObjectMonitor。如果當(dāng)前free列表為空，線(xiàn)程將向全局global list請(qǐng)求分配ObjectMonitor。

ObjectMonitor對(duì)象中有兩個(gè)隊(duì)列，都用來(lái)保存ObjectWaiter對(duì)象，分別是_WaitSet 和 _EntrySet。_owner用來(lái)指向獲得ObjectMonitor對(duì)象的線(xiàn)程

ObjectWaiter對(duì)象是雙向鏈表結(jié)構(gòu)，保存了_thread（當(dāng)前線(xiàn)程）以及當(dāng)前的狀態(tài)TState等數(shù)據(jù)，每個(gè)等待鎖的線(xiàn)程都會(huì)被封裝成ObjectWaiter對(duì)象。

_WaitSet：處于wait狀態(tài)的線(xiàn)程，會(huì)被加入到wait set；

_EntrySett：處于等待鎖block狀態(tài)的線(xiàn)程，會(huì)被加入到entry set；

wait方法實(shí)現(xiàn)

lock.wait()方法最終通過(guò)ObjectMonitor的 wait(jlong millis, bool interruptable, TRAPS)實(shí)現(xiàn)

1、將當(dāng)前線(xiàn)程封裝成ObjectWaiter對(duì)象node

2、通過(guò)ObjectMonitor::AddWaiter方法將node添加到_WaitSet列表中

3、通過(guò)ObjectMonitor::exit方法釋放當(dāng)前的ObjectMonitor對(duì)象，這樣其它競(jìng)爭(zhēng)線(xiàn)程就可以獲取該ObjectMonitor對(duì)象

4、最終底層的park方法會(huì)掛起線(xiàn)程

ObjectSynchorizer::wait方法通過(guò)Object對(duì)象找到ObjectMonitor對(duì)象來(lái)調(diào)用方法 ObjectMonitor::wait()，通過(guò)調(diào)用ObjectMonitor::AddWaiter()可以把新建的ObjectWaiter對(duì)象，放入到_WaitSet隊(duì)列的末尾，然后在ObjectMonitor::exit釋放鎖，接著通過(guò)執(zhí)行thread_ParkEvent->park來(lái)掛起線(xiàn)程，也就是進(jìn)行wait。

2.Object對(duì)象中的wait,notify,notifyAll的理解

wait，notify，notifyAll 是定義在Object類(lèi)的實(shí)例方法，用于控制線(xiàn)程狀態(tài)，在線(xiàn)程協(xié)作時(shí)，大家都會(huì)用到notify()或者notifyAll()方法，其中wait與notify是java同步機(jī)制中重要的組成部分，需要結(jié)合與synchronized關(guān)鍵字才能使用，在調(diào)用一個(gè)Object的wait與notify/notifyAll的時(shí)候，必須保證調(diào)用代碼對(duì)該Object是同步的，也就是說(shuō)必須在作用等同于synchronized(object){…}的內(nèi)部才能夠去調(diào)用obj的wait與notify/notifyAll三個(gè)方法，否則就會(huì)報(bào)錯(cuò)：java.lang.IllegalMonitorStateException:current thread not owner(意思是因?yàn)闆](méi)有同步，所以線(xiàn)程對(duì)對(duì)象鎖的狀態(tài)是不確定的，不能調(diào)用這些方法)。

wait的目的就在于暴露出對(duì)象鎖，所以需要保證在lock的同步代碼中調(diào)用lock.wait()方法，讓其他線(xiàn)程可以通過(guò)對(duì)象的notify叫醒等待在該對(duì)象的等該池里的線(xiàn)程。同樣notify也會(huì)釋放對(duì)象鎖，在調(diào)用之前必須獲得對(duì)象的鎖，不然也會(huì)報(bào)異常。所以，在線(xiàn)程自動(dòng)釋放其占有的對(duì)象鎖后，不會(huì)去申請(qǐng)對(duì)象鎖，只有當(dāng)線(xiàn)程被喚醒的時(shí)候或者達(dá)到最大的睡眠時(shí)間，它才再次爭(zhēng)取對(duì)象鎖的權(quán)利

主要方法：

wait()

等待對(duì)象的同步鎖,需要獲得該對(duì)象的同步鎖才可以調(diào)用這個(gè)方法,否則編譯可以通過(guò)，但運(yùn)行時(shí)會(huì)收到一個(gè)異常：IllegalMonitorStateException。調(diào)用任意對(duì)象的 wait() 方法導(dǎo)致該線(xiàn)程阻塞，該線(xiàn)程不可繼續(xù)執(zhí)行，并且該對(duì)象上的鎖被釋放。

notify()

喚醒在等待該對(duì)象同步鎖的線(xiàn)程(只喚醒一個(gè),如果有多個(gè)在等待),注意的是在調(diào)用此方法的時(shí)候，并不能確切的喚醒某一個(gè)等待狀態(tài)的線(xiàn)程，而是由JVM確定喚醒哪個(gè)線(xiàn)程，而且不是按優(yōu)先級(jí)。調(diào)用任意對(duì)象的notify()方法則導(dǎo)致因調(diào)用該對(duì)象的 wait()方法而阻塞的線(xiàn)程中隨機(jī)選擇的一個(gè)解除阻塞（但要等到獲得鎖后才真正可執(zhí)行）。

notifyAll()

喚醒所有等待的線(xiàn)程,注意喚醒的是notify之前wait的線(xiàn)程,對(duì)于notify之后的wait線(xiàn)程是沒(méi)有效果的。

3.wait 實(shí)戰(zhàn)

通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)看一下實(shí)際的效果，開(kāi)啟兩個(gè)線(xiàn)和，一個(gè)線(xiàn)程打印1到52的數(shù)字，一個(gè)打印A到Z的字母，要求，打印兩個(gè)數(shù)，打印一個(gè)字母，這樣交替順序打印，代碼如下：

public class ShuZiZiMuThread {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Object();
        shuzi shuzi = new shuzi(object);
        zimu zimu = new zimu(object);
        Thread t = new Thread(shuzi);
        t.setName("shuzi");
        Thread t1 = new Thread(zimu);
        t1.setName("zimu");
        t.start();//數(shù)字線(xiàn)程先運(yùn)行
        t1.start();
    }
}
class shuzi implements Runnable{
    private Object object;
    //聲明類(lèi)的引用
    public shuzi(Object object) {
        this.object = object;
    }
    public void run() {
        synchronized (object) {//上鎖
            for(int i=1;i<53;i++){
                System.out.print(i+",");
                if(i%2==0){
                    object.notifyAll();//喚醒其它爭(zhēng)奪權(quán)限的線(xiàn)程
                    try {
                        object.wait();//釋放鎖，進(jìn)入等待
                        System.out.println("數(shù)字打印類(lèi)打全打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程"+Thread.currentThread().getName());//輸出當(dāng)前擁有鎖的線(xiàn)程名稱(chēng)
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
class zimu implements Runnable{
    private Object object;
    public zimu(Object object) {
        this.object = object;
    }
    public void run() {
        synchronized (object) {
            for(int j=65;j<91;j++){
                char c = (char)j;
                System.out.print(c);
                object.notifyAll();//喚醒其它爭(zhēng)奪權(quán)限的線(xiàn)程
                try {
                    object.wait();//釋放鎖，進(jìn)入等待
                    System.out.println("字母打印類(lèi)打全打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程"+Thread.currentThread().getName());//輸出當(dāng)前擁有鎖的線(xiàn)程名稱(chēng)
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果：

1,2,A數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
3,4,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
B數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
5,6,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
C數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
7,8,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
D數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
9,10,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
E數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
11,12,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
F數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
13,14,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
G數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
15,16,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
H數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
17,18,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
I數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
19,20,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
J數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
21,22,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
K數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
23,24,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
L數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
25,26,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
M數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
27,28,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
N數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
29,30,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
O數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
31,32,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
P數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
33,34,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
Q數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
35,36,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
R數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
37,38,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
S數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
39,40,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
T數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
41,42,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
U數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
43,44,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
V數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
45,46,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
W數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
47,48,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
X數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
49,50,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
Y數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi
51,52,字母打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程zimu
Z數(shù)字打印類(lèi)打印當(dāng)前對(duì)象擁有對(duì)象鎖的線(xiàn)程shuzi

結(jié)果分析：

通過(guò)結(jié)果可以看出：

在字母打一打印類(lèi)里調(diào)用完

通過(guò)結(jié)果可以看出：

在字母打一打印類(lèi)里調(diào)用完

到此這篇關(guān)于JUC中的wait()與notify()方法實(shí)現(xiàn)原理詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JUC wait()與notify()內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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