JavaEE: wait(等待) / notify (通知)

news2024/12/26 11:40:44

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wait(等待) / notify (通知)
总结

wait(等待) / notify (通知)

线程在操作系统上的调度是随机的~
那么我们想要控制线程之间执行某个逻辑的先后顺序,那该咋办呢?

可以让后执行的逻辑,使用wait, 先执行的线程,在完成某些逻辑之后,通过notify来唤醒对应的wait.
另外,通过wait notify 也是为了解决"线程饥饿"问题.

举个例子:
有一个ATM机,滑稽1,进入ATM机,锁上房门后,结果发现ATM里面没钱了~
没钱了咋办,那就出来呗,于是这个老哥,就开锁出来了,但是这个老哥前脚刚迈出这个门半步,心里想:“我要不再进去看看”,于是这个老哥又把门锁上就又进去了,结果还是没钱,就出来了,走到门口,就又进去了.
就这样进进出出.他后面的滑稽也进不去~
在这里插入图片描述
把这些滑稽想象成一个个线程.第一个线程进进出出,后面的线程进不去,这就是"线程饥饿".

更准确的描述: 线程饥饿（Thread Starvation）是指在多线程程序中，某个线程无法获得所需的资源或执行所需的操作，导致其长时间等待或无法正常工作的情况。

针对上述问题,我们可以使用 wait / notify 来解决

让1号滑稽,拿到锁的时候进行判断
判断当前是否能执行"取钱"操作,如果能执行,就正常执行.
如果不能执行,那就主动释放锁,并且"阻塞等待"(通过调用wait),此时这个线程就不会在后续参与锁的竞争了.

一直阻塞到,"取钱"的条件具备了.
此时,再由其他线程通过机制(notify) 唤醒这个线程.

接着刚才的例子:

滑稽1,进入ATM之后,发现没钱,就要阻塞等待(wait)~
阻塞等待,一定是先释放锁,再等待,如果他抱着锁等待,别人就不能使用ATM机了.
在这里插入图片描述

wait 既然要释放锁,那么前提就是必须先加上锁.

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj = new Object();
        System.out.println("wait 之前");

        // 使用 wait 必须先加上锁!!
        synchronized(obj) {
            obj.wait();
        }
        System.out.println("wait 之后");

    }

如果不先加锁,就会报异常:
在这里插入图片描述
加锁后:

由于代码中没有notify,所以wait将一直等待下去~

wait要进行解锁,也要进行阻塞等待.(阻塞就是为了收到通知)
解锁和进行阻塞等待是同时执行的(打包成原子的,wait内部已经做好了)

如果不是原子的,不是同时执行,会咋样呢?

在这里插入图片描述
假设wait是分成两步:

释放锁
执行等待

那么这两者之间,就可能发生线程切换.
比如,此处运钱的线程穿插进来了,执行了放钱操作,并且会通知所有的等待他的线程来取钱,但是由于1号滑稽还没有执行等待操作,所以上述运钱的通知不会被1号滑稽感知到~
此时,当1号滑稽执行等待的时候,由于错过了通知,那么他将持续等待下去,无法被及时唤醒了.

wait 使调用的线程进入阻塞.
notify 则是通知wait的线程被唤醒.被唤醒的wait,就会重新竞争锁,并且在拿到锁之后,再继续执行.
在使用 wait 或 notify 时,必须要确保先加锁,才能执行.

    private static Object locker = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()->{
            synchronized(locker) {
                System.out.println("t1 wait 之前");
                try {
                    // 使用 wait 必须先加上锁!!
                    locker.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println("t1 wait 之后");
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(()->{
            synchronized(locker) {
                System.out.println("t2 notify 之前");
                Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                scanner.next(); // 这里主要是通过这个next来构造"阻塞"

                // 使用 notify 必须先加上锁!!
                locker.notify();

                System.out.println("t2 notify 之后");
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

    }

在这里插入图片描述
wait默认是死等, () 内不写东西就是默认.
wait还提供带参数的版本,来指定超时时间,如果wait达到了最大的超时时间,还没有notify,那么就不会继续等待了,而是直接继续执行.

这样看来,wait和sleep看起来就有点相似了~

但是,wait和sleep是有本质区别的:

使用wait的目的是为了提前唤醒,而sleep就是固定时间的阻塞,不涉及到唤醒.虽然sleep可以被Interrupt唤醒,但是Interrupt操作表示的意思不是"唤醒",而是要终止线程了.
wait必须要搭配synchronized使用,并且wait会先释放锁,同时进行等待
sleep和锁无关,如果不加锁,sleep也能正常使用,如果加了锁,不会释放锁,而是"抱着锁"一起睡.其他线程是无法拿到锁的~

notify唤醒wait的线程,假如有多个线程都在同一个对象wait上,此时notify是如何唤醒的呢?
答: 随机唤醒其中的一个线程~

和notify相对的,还有一个操作, notifyAll 唤醒所有等待的线程.不过很少使用就是了.
因为一个一个唤醒(多执行几次notify)整个程序的执行过程是比较有序的,如果一下唤醒所有,这些被唤醒的线程就会无序的竞争锁.