多线程学习笔记（四）之线程间通信---等待唤醒机制

Bertha 。 2022-06-16 01:18 227阅读 0赞

# 线程间通信的一个demo #

线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。线程间通信，即多个线程在处理同一资源，但是任务却不同。例如我们现在有两个任务，分别是Input信息和Output信息，用之前（一）到（三）提到的synchronized＋锁的方法解决的代码如下（加锁（同步）的问题需要考虑的本质因素，一个锁下是否有多个线程，即**多个线程需要持有同一个锁对象**），当执行完同步代码块时会释放持有的锁：

class Resource{
        
        String name;
        String sex;
    }
    
    //输入
    class Input implements Runnable{
        
        Resource r;
        Input(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            int x = 0;
            while (true){
                synchronized (r){
                    if (x==0){
                        r.name = "mike";
                        r.sex = "male";
                    }else {
                        r.name = "丽丽";
                        r.sex = "女";
                    }
                }
                x = (x+1)%2;
            }
        }
    }
    
    
    //输出
    class Output implements Runnable{
        
        Resource r;
        Output(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            while (true){
                synchronized (r){
                    System.out.println(r.name+"......"+r.sex);
                }
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadCommunication {
        
        public static void main(String[] args){
            //创建资源
            Resource r = new Resource();
            //创建任务
            Input in = new Input(r);
            Output out = new Output(r);
            //创建线程，即执行路径
            Thread t1 = new Thread(in);
            Thread t2 = new Thread(out);
            //开启线程
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

![这里写图片描述][SouthEast]

我们可以通过结果看到线程的安全问题已经得到解决，但是由于cpu的切换是随机的，因此这种方法不能满足“一个Input，一个Output”的需求。

# 等待唤醒机制 #

线程间的相互作用：线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。Object类中相关的方法有两个notify方法和三个wait方法。这些方法都是final的，即它们都是不能被重写的，不能通过子类覆写去改变它们的行为。

**这些方法都必须定义在同步中**，因为这些方法是用于操作线程状态的方法，必须要明确到底操作的是哪个锁上的线程，  
例如持有A锁的线程wait()，持有B锁的线程中进行notify()是没有用的

**为什么操作线程的方法wait，notify，notifyAll定义在了Object类中：**  
因为这些方法是监视器的方法，监视器其实就可以看作是锁，监控线程的运行状态，锁可以是任意的对象，  
任意的对象都可以调用的方法一定是在Object类中

## wait()方法 ##

让线程处于冻结状态，释放cpu的执行权和执行资格，被wait的线程会被存储到线程池中。线程调用wait()方法，释放它对锁的拥有权，然后等待另外的线程来通知它（通知的方式是notify()或者notifyAll()方法），这样它才能重新获得锁的拥有权和恢复执行。要确保调用wait()方法的时候拥有锁，即，**wait()方法的调用必须放在synchronized方法或synchronized块中**。

**wait()与sleep()方法的一个对比**：  
当线程调用了wait()方法时，它会释放掉对象的锁。另一个会导致线程暂停的方法：Thread.sleep()，它会导致线程睡眠指定的毫秒数，但线程在睡眠的过程中是不会释放掉对象的锁的。

## notify()方法 ##

**notify()方法会唤醒一个等待当前对象的锁的线程。**

如果多个线程在等待，它们中的一个将会选择被唤醒。这种选择是随意的，和具体实现有关。（线程等待一个对象的锁是由于调用了wait方法中的一个）。

**被唤醒的线程是不能被执行的，需要等到当前线程放弃这个对象的锁。**

被唤醒的线程将和其他线程以通常的方式进行竞争，来获得对象的锁。也就是说，被唤醒的线程并没有什么优先权，也没有什么劣势，对象的下一个线程还是需要通过一般性的竞争。

**notify()方法应该是被拥有对象的锁的线程所调用。**换句话说，和wait()方法一样，notify方法调用必须放在synchronized方法或synchronized块中。

**一个线程变为一个对象的锁的拥有者是通过下列三种方法：**

1.执行这个对象的synchronized实例方法。

2.执行这个对象的synchronized语句块。这个语句块锁的是这个对象。

3.对于Class类的对象，执行那个类的synchronized、static方法。

## notifyAll()方法 ##

唤醒线程池中的所有线程，使其处于运行状态或者临时阻塞状态，即使线程具备了执行资格

## 实例 ##

class Resource{
        
        String name;
        String sex;
        boolean flag = false;
    }
    
    //输入
    class Input implements Runnable{
        
        Resource r;
        Input(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            int x = 0;
            while (true){
                synchronized (r){
                    if (r.flag){
                        try{
                            r.wait();//r锁调用wait
                        }catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    if (x==0){
                        r.name = "mike";
                        r.sex = "male";
                    }else {
                        r.name = "丽丽";
                        r.sex = "女";
                    }
                    r.flag = true;
                    r.notify();//若此时没有等待线程，进行空唤醒也是可以的
                }
                x = (x+1)%2;
            }
        }
    }
    
    
    //输出
    class Output implements Runnable{
        
        Resource r;
        Output(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            while (true){
                synchronized (r){
                    if (!r.flag){
                        try{
                            r.wait();//r锁调用wait
                        }catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println(r.name+"......"+r.sex);
                    r.flag = false;
                    r.notify();//唤醒r线程池中的线程
                }
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadCommunication {
        
        public static void main(String[] args){
            //创建资源
            Resource r = new Resource();
            //创建任务
            Input in = new Input(r);
            Output out = new Output(r);
            //创建线程，即执行路径
            Thread t1 = new Thread(in);
            Thread t2 = new Thread(out);
            //开启线程
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

![这里写图片描述][SouthEast 1]

## 实例优化 ##

//修改方向：在资源中加入同步的访问和输出方法
    class Resource{
        
        private String name;
        private String sex;
        boolean flag = false;
        //同步函数的锁是this
        public synchronized void set(String name,String sex){
            if (flag){
                try{
                    this.wait();//r锁调用wait
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            this.name = name;
            this.sex = sex;
            flag = true;
            this.notify();
        }
        public synchronized void out(){
            if (!flag){
                try{
                    this.wait();//r锁调用wait
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(name+"......"+sex);
            flag = false;
            this.notify();//唤醒r线程池中的线程
        }
    }
    
    //输入
    class Input implements Runnable{
        
        Resource r;
        Input(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            int x = 0;
            while (true){
                if (x==0){
                    r.set("mike","male");
                }else {
                    r.set("丽丽","女");
                }
                x = (x+1)%2;
            }
        }
    }
    
    
    //输出
    class Output implements Runnable{
        
        Resource r;
        Output(Resource r){
            this.r = r;
        }
        public void run(){
            while (true){
                r.out();
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadCommunication {
        
        public static void main(String[] args){
            //创建资源
            Resource r = new Resource();
            //创建任务
            Input in = new Input(r);
            Output out = new Output(r);
            //创建线程，即执行路径
            Thread t1 = new Thread(in);
            Thread t2 = new Thread(out);
            //开启线程
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

[SouthEast]: /images/20220616/d663cb6a67034562959b22147e930a6c.png
[SouthEast 1]: /images/20220616/3cc5f18ec0cb41a795865f358a8d8dbb.png