Java 多线程(七) 线程间的通信——wait及notify方法

线程间的相互作用

  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:

  http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html

  因为wait和notify方法定义在Object类中,因此会被所有的类所继承。

  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。

 

wait()方法

  wait()方法使得当前线程必须要等待,等到另外一个线程调用notify()或者notifyAll()方法。

  当前的线程必须拥有当前对象的monitor,也即lock,就是锁。

  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。

 

  一个小比较:

  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。

  (This method should only be called by a thread that is the owner of this object's monitor.)

  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。

 

  wait()和notify()方法要求在调用时线程已经获得了对象的锁,因此对这两个方法的调用需要放在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。

 

程序实例

  利用两个线程,对一个整形成员变量进行变化,一个对其增加,一个对其减少,利用线程间的通信,实现该整形变量0101这样交替的变更。

NumberTest

public class NumberHolder
{
    private int number;

    public synchronized void increase()
    {
        if (0 != number)
        {
            try
            {
                wait();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 能执行到这里说明已经被唤醒
        // 并且number为0
        number++;
        System.out.println(number);

        // 通知在等待的线程
        notify();
    }

    public synchronized void decrease()
    {
        if (0 == number)
        {
            try
            {
                wait();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        // 能执行到这里说明已经被唤醒
        // 并且number不为0
        number--;
        System.out.println(number);
        notify();
    }

}



public class IncreaseThread extends Thread
{
    private NumberHolder numberHolder;

    public IncreaseThread(NumberHolder numberHolder)
    {
        this.numberHolder = numberHolder;
    }

    @Override
    public void run()
    {
        for (int i = 0; i < 20; ++i)
        {
            // 进行一定的延时
            try
            {
                Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }

            // 进行增加操作
            numberHolder.increase();
        }
    }

}



public class DecreaseThread extends Thread
{
    private NumberHolder numberHolder;

    public DecreaseThread(NumberHolder numberHolder)
    {
        this.numberHolder = numberHolder;
    }

    @Override
    public void run()
    {
        for (int i = 0; i < 20; ++i)
        {
            // 进行一定的延时
            try
            {
                Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }

            // 进行减少操作
            numberHolder.decrease();
        }
    }

}



public class NumberTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();
        
        Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);
        Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);
                
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

  

  

  如果再多加上两个线程呢?

  即把其中的NumberTest类改为如下:

NumberTest 4线程

public class NumberTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        NumberHolder numberHolder = new NumberHolder();
        
        Thread t1 = new IncreaseThread(numberHolder);
        Thread t2 = new DecreaseThread(numberHolder);
        
        Thread t3 = new IncreaseThread(numberHolder);
        Thread t4 = new DecreaseThread(numberHolder);
                
        t1.start();
        t2.start();
        
        t3.start();
        t4.start();
    }

}

  

  运行后发现,加上t3和t4之后结果就错了。

  为什么两个线程的时候执行结果正确而四个线程的时候就不对了呢?

  因为线程在wait()的时候,接收到其他线程的通知,即往下执行,不再进行判断。两个线程的情况下,唤醒的肯定是另一个线程;但是在多个线程的情况下,执行结果就会混乱无序。

  比如,一个可能的情况是,一个增加线程执行的时候,其他三个线程都在wait,这时候第一个线程调用了notify()方法,其他线程都将被唤醒,然后执行各自的增加或减少方法。

  解决的方法就是:在被唤醒之后仍然进行条件判断,去检查要改的数字是否满足条件,如果不满足条件就继续睡眠。把两个方法中的if改为while即可。

 
NumberHolder 4线程

public class NumberHolder
{
    private int number;

    public synchronized void increase()
    {
        while (0 != number)
        {
            try
            {
                wait();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 能执行到这里说明已经被唤醒
        // 并且number为0
        number++;
        System.out.println(number);

        // 通知在等待的线程
        notify();
    }

    public synchronized void decrease()
    {
        while (0 == number)
        {
            try
            {
                wait();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        // 能执行到这里说明已经被唤醒
        // 并且number不为0
        number--;
        System.out.println(number);
        notify();
    }

}

  

posted @ 2017-03-10 14:09 PointNet 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏