Java并发编程之Object.wait()/notify()

梦里梦外; 2023-06-22 07:29 30阅读 0赞

### 场景： ###

1 双筷子，1 个或者多个人，餐桌每次只能一个人上去吃饭，其他人等待餐桌上的人吃完才有机会上去吃 。餐桌上吃完的那个人必须通知在等待吃饭的人说自己吃完了，你们可以吃了，此时在等待的人收到这个信号后，通过争抢的方式看谁先抢到筷子谁就能上餐桌吃饭，其他人继续等待 ；

在并发机制中，相当于线程的并发问题，该问题的关键在于怎么实现 等待与通知 的调度机制 ？

### 怎么办： ###

最简单的方式就是让等待者不断地循环检查变量是否符合预期，如下面代码所示，在while循环中设置不满足的条件，如果条件满足就退出循环，从而完成等待者的工作。

while (<判断条件==true>) { 
        try { 
            Thread.sleep(2000);
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace();
        }
    }
     
    doSomething();

该段代码在不满足条件时就睡眠一段时间，其目的是减少过多的无效尝试，降低对处理器资源的浪费，上述方式存在以下问题：

1、难以确保及时性，在睡眠时，基本不消耗处理器资源，但是如果睡眠过久，就不能及时发现条件的变化，也就是及时性难以保证。

2、难以降低开销，如果睡眠时间降低为1毫秒，这样当前线程就能很迅速地发现条件的变化，但是却可能消耗更多的处理器资源，造成了无端的浪费。

以上两个问题，看似矛盾难以调和，但是通过Java的wait()/notify()实现的等待/通知机制就能够很好地解决这个矛盾并实现所需的功能。

等待/通知的相关方法是任意Java对象都具备的！！！因为这些方法被定义在所有对象的超类java.lang.Object上，Object作为java中所有对象的基类，其存在的价值不言而喻，其中wait()和notify()方法的实现为多线程协作提供了保证。

##### 等待/通知的相关方法描述如下: #####

也可以看官方的JDK-API文档：[**https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html**][https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_index.html]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名称</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>notify()</td> 
   <td>通知一个在对象上等待的线程，使其从wait()返回，而返回的前提是该线程获取到了对象的锁。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>notifyAll()</td> 
   <td>通知所有等待在该对象上的线程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait()</td> 
   <td>通调用该方法的线程进入WAITING状态，只有等待另外线程的通知或被中断才会返回，需要注意，调用wait()方法后，<strong>会释放对象的锁</strong> 。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait(long)</td> 
   <td>超时等待一段时间，这里的参数是毫秒，也就是等待长达n毫秒，如果没有通知就超时返回。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait(long, int)</td> 
   <td>对于超时时间更细粒度的控制，可以达到毫秒。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

关于wait() / notify()机制先看下网上的一个demo：

public class WaitNotifyTest { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		Object lock = new Object();
    		
    		new Thread(new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    System.out.println("线程A等待获取lock锁");
                    synchronized (lock) { 
                        try { 
                            System.out.println("线程A获取了lock锁");
                            Thread.sleep(1000);
                            System.out.println("线程A将要运行lock.wait()方法进行等待");
                            lock.wait();
                            System.out.println("线程A等待结束");
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }).start();
    		
    		new Thread(new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    System.out.println("线程B等待获取lock锁");
                    synchronized (lock) { 
                        System.out.println("线程B获取了lock锁");
                        try { 
                        	Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("线程B将要运行lock.notify()方法进行通知");
                        lock.notify();
                    }
                }
            }).start();
    	}
    }

##### 运行结果： #####

线程A等待获取lock锁
    线程A获取了lock锁
    线程B等待获取lock锁
    线程A将要运行lock.wait()方法进行等待
    线程B获取了lock锁
    线程B将要运行lock.notify()方法进行通知
    线程A等待结束

可以看到通过wait()/notify()完美实现了等待/通知机制 。

### 方法解析： ###

偷一下懒，贴个官方的wait() / notify() 方法详解上来，嘿嘿~

##### wait()： #####

[https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Object.html\#wait-long-][https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_java_lang_Object.html_wait-long-]  
![wait()][wait]

##### notify()： #####

[https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Object.html\#notify–][https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_java_lang_Object.html_notify]  
![notify()][notify]

Mark：

*  wait() / notify() 机制是多线程之间通信的一种方式 ；
 *  线程之间获取锁没有先后顺序，而是通过随机、抢占的方式，可能导致线程饥饿 ；

[https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_index.html]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html
[https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_java_lang_Object.html_wait-long-]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Object.html#wait-long-
[wait]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191215174035338.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0F3YXlGdXR1cmU=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[https_docs.oracle.com_javase_8_docs_api_java_lang_Object.html_notify]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Object.html#notify--
[notify]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191215171630216.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0F3YXlGdXR1cmU=,size_16,color_FFFFFF,t_70