JUC并发编程——wait-notify

news2024/11/15 15:59:24

目录

    • 一、wait / notify
      • 1.1 wait / notify 原理
      • 1.2 wait / notify API介绍
    • 二、wait VS sleep
    • 三、wait / notify —代码改进

一、wait / notify

1.1 wait / notify 原理

在这里插入图片描述

● Owner线程发现条件不满足，调用wait( )方法即可进入WaitSet变为 WAITING状态

● BLOCKED 和 WAITING的线程都处于阻塞状态，不占用CPU时间片（相同点）

● BLOCKED 线程会在 Owner线程释放锁时唤醒

● WAITING 线程会在 Owner线程调用 notify 或 notifyAll时唤醒，但唤醒后并不意味着立刻获得锁，仍需进入EntryList重新竞争

1.2 wait / notify API介绍

● obj.wait() 让进入 object 监视器的线程到 waitSet 等待
● obj.notify() 在 object 上正在 waitSet 等待的线程中挑一个唤醒
● obj.notifyAll() 让 object 上正在 waitSet 等待的线程全部唤醒

它们都是线程之间进行协作的手段，都属于 Object 对象的方法。无论是wait还是notify 必须获得此对象的锁，才能调用这几个方法

示例
在这里插入图片描述

正常运行：

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j(topic = "c.Test18")
public class Test18 {
    static final Object lock = new Object();
    public static void main(String[] args) {

        synchronized (lock) {
            try {
            /* 需先获取对象锁，成为Owner后才能调wait();
            这时才能进入lock所关联的Monitor对象中的WaitSet中WAITING
             */
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

notify()：挑一个唤醒

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;

@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {
    final static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        },"t1").start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        },"t2").start();

        // 主线程两秒后执行
        sleep(2);
        log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
        // 进入同一个对象中的Monitor
        synchronized (obj) {
            // 唤醒obj上一个线程(挑一个线程唤醒)
           obj.notify();
           

            //     obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程
        }
    }
}

运行结果：

在这里插入图片描述

notifyAll()：全部唤醒

在这里插入图片描述

wait() 方法会释放对象的锁，进入 WaitSet 等待区，从而让其他线程就机会获取对象的锁。无限制等待，直到notify 为止（wait(0)也会无限制等待）

wait(long n) 有时限的等待, 到 n 毫秒后结束等待，或是被 notify

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {
    final static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    // 让线程t1在obj上等待1s
                    obj.wait(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        },"t1").start();
     }
  }

运行结果：即使未唤醒也会结束

在这里插入图片描述

若在等待期间被其他线程唤醒，则会恢复，不会等够时间才才向下运行

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;

@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {
    final static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                log.debug("执行....");
                try {
                    // 让线程t1在obj上等待1s
                    obj.wait(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("其它代码....");
            }
        },"t1").start();


        // 主线程0.5秒后执行
        sleep(0.5);
        log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
        // 进入同一个对象中的Monitor
        synchronized (obj) {
            obj.notifyAll();
        }
    }
}

运行结果：

在这里插入图片描述

二、wait VS sleep

sleep(long n) 和 wait(long n) 的区别

  1. sleep 是 Thread 的静态方法，而 wait 是 Object 的方法（所有的对象都有的方法）
  2. sleep 不需要强制和 synchronized 配合使用，但 wait 需要和 synchronized 一起用
  3. sleep 在睡眠的同时，不会释放对象锁的，但 wait 在等待的时候会释放对象锁
  4. 它们状态都为 TIMED_WAITING（有时限的等待）

sleep(0)：触发操作系统立刻重新进行一次CPU的竞争。竞争的结果也许是当前线程仍然获得CPU控制权，也许会换成别的线程获得CPU控制权

tip：作为锁的对象使用final修饰,final意味引用不可变（若引用发生变化,synchronized锁住的为不同对象）

sleep演示：
在这里插入图片描述

wait演示：（1s后主线程便成功获得锁）

在这里插入图片描述

三、wait / notify —代码改进

问题背景：模拟线程使用共享的room来达到线程安全

//  共享变量（线程安全的操作）
static final Object room = new Object();
static boolean hasCigarette = false;    // 是否有烟
static boolean hasTakeout = false;      // 外卖是否送到

思考下面的解决方案是否较好，为什么？

new Thread(() -> {
    synchronized (room) {
      log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
      if (!hasCigarette) {
           log.debug("没烟，先歇会！");
           sleep(2);
      }
      log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
      if (hasCigarette) {
            log.debug("可以开始干活了");
      }
   }
}, "小南").start();

// 其他线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    new Thread(() -> {
      synchronized (room) {
          log.debug("可以开始干活了");
      }
    }, "其它人").start();
 }
 
 // 主线程等待1秒
sleep(1);
new Thread(() -> {
    // 这里能不能加 synchronized (room)？
    hasCigarette = true;
   log.debug("烟到了噢！");
}, "送烟的").start();

观察7个线程的工作流程：
在这里插入图片描述
出现的问题（缺点）：

  1. 其它干活的线程，都要一直阻塞，效率太低
  2. 小南线程必须睡足 2s 后才能醒来，就算烟提前送到，也无法立刻醒来
  3. 加了 synchronized (room) 后，就好比小南在里面反锁了门睡觉，烟根本没法送进门，main 没synchronized 就好像 main 线程是翻窗户进来的

● 解决方法：使用 wait - notify 机制

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;

@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false; // 有没有烟
    static boolean hasTakeout = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (room) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }, "其它人").start();
        }

        sleep(1);
        // 主线程等待1s后启动睡眠线程
        new Thread(() -> {
             synchronized (room) {
                 hasCigarette = true;
                 log.debug("烟到了噢！");
                 // 唤醒正在睡眠的线程
                room.notify();
             }
        }, "送烟的").start();
    }
}

运行结果：（并发效率得到大大提升）
在这里插入图片描述
深度思考

如果有其他线程也在等待条件呢？（送烟线程会不会错误唤醒其他线程）

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;

@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {
    static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false; // 有没有烟
    static boolean hasTakeout = false;   // 外卖是否送到

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }
            }
        }, "小南").start();


        // 小女线程等待外卖
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);
                if (!hasTakeout) {
                    log.debug("没外卖，先歇会");
                }
                try {
                    room.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);
                if (hasTakeout) {
                    log.debug("可以干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活");
                }
            }
        }, "小女").start();

        sleep(1);
        // 主线程等待1s后启动睡眠线程
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasCigarette = true;
                log.debug("外卖到了噢！");
                room.notify();     // 调用notify()时,只能在room中等待的线程中随机挑一个唤醒
            }
        }, "送外卖的").start();
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

出现的问题（缺点）：notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程，这时如果有其它线程也在等待，那么就可能唤醒不了正确的线程，称之为虚假唤醒

● 解决方法：使用 notifyAll将所有线程唤醒

运行结果：
在这里插入图片描述

出现的问题（缺点）：用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题，但使用 if + wait 判断仅有一次机会，一旦条件不成立，就没有重新判断的机会了

● 解决方法：使用 while + wait，当条件不成立，再次 wait

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;

@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                // 线程还可以进入下一轮的等待
                while (!hasCigarette) {
                    log.debug("没烟，先歇会！");
                    try {
                        room.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
                if (hasCigarette) {
                    log.debug("可以开始干活了");
                }else {
                    log.debug("没干成活......");
                }
            }
        }, "小南").start();


        // 小女线程等待外卖
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);
                if (!hasTakeout) {
                    log.debug("没外卖，先歇会");
                }
                try {
                    room.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);
                if (hasTakeout) {
                    log.debug("可以干活了");
                } else {
                    log.debug("没干成活");
                }
            }
        }, "小女").start();

        sleep(1);
        // 主线程等待1s后启动睡眠线程
        new Thread(() -> {
            synchronized (room) {
                hasTakeout = true;
                log.debug("外卖到了噢！");
                room.notifyAll();     // 调用notifyAll()时,将所有在room中等待的线程全部唤醒
            }
        }, "送外卖的").start();
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

总结：

● 正确使用wait-notify的格式：

synchronized (lock) {
   while(条件不成立){
       lock.wait();
   }
  // 条件成立，继续向下运行
}

// 另一个线程
synchronized (lock) {
    lock.notifyAll();
  }

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&#x1f48c; 所属专栏&#xff1a;【微信小程序开发教程】 &#x1f600; 作  者&#xff1a;我是夜阑的狗&#x1f436; &#x1f680; 个人简介&#xff1a;一个正在努力学技术的CV工程师&#xff0c;专注基础和实战分享 &#xff0c;欢迎咨询&#xff01; &…
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MyBatis框架快速入门 - 基本使用

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文章目录MyBatisMyBatis基本介绍MyBaits快速入门Mapper代理开发MyBatis配置文件MyBatis MyBatis基本介绍 什么是MyBatis? MyBatis 是一款优秀的持久层框架&#xff0c;用于简化 JDBC 开发 MyBatis 本是 Apache 的一个开源项目iBatis, 2010年这个项目由apache software found…
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FPGA实现模拟视频BT656解码 TW2867四路PAL采集拼接显示 提供工程源码和技术支持

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目录1、前言2、模拟视频概述3、模拟视频颜色空间4、逐行与隔行5、BT656数据与解码BT656数据格式BT656数据解码6、TW2867芯片解读与配置TW2867芯片解读TW2867芯片配置TW2867时序分析7、设计思路与框架8、vivado工程详解9、上板调试验证10、福利&#xff1a;工程代码的获取1、前言…
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【Spring6】| GoF之工厂模式

【Spring6】| GoF之工厂模式

目录 一&#xff1a;GoF之工厂模式 1. 工厂模式的三种形态 2. 简单工厂模式 3. 工厂方法模式 4. 抽象工厂模式&#xff08;了解&#xff09; 一&#xff1a;GoF之工厂模式 &#xff08;1&#xff09;GoF&#xff08;Gang of Four&#xff09;&#xff0c;中文名——四人组…
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前端开发总结的一些技巧和实用方法（2）

前端开发总结的一些技巧和实用方法（2）

本文主要介绍一些JS中用到的小技巧和实用方法&#xff0c;可以在日常Coding中提升幸福度&#xff0c;也可以通过一些小细节来增加代码可读性&#xff0c;让代码看起来更加优雅&#xff0c;后续将不断更新1.数组 map 的方法 (不使用Array.Map) Array.from 还可以接受第二个参数…
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一文讲解JDK自带监控工具查看 JVM 情况

一文讲解JDK自带监控工具查看 JVM 情况

在一文带你了解阿里的开源Java诊断工具 &#xff1a;Arthas_出世&入世的博客-CSDN博客这篇文章中介绍了Arthas的强大功能&#xff0c;但是有些生成环境没有安装&#xff0c;所以还是需要会使用JDK 自带监控JVM的工具。 常用的JDK 自带监控工具如下&#xff1a; jps&#x…
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CDH大数据平台入门篇之搭建与部署

CDH大数据平台入门篇之搭建与部署

一、CDH介绍 1.CDH 是一个强大的商业版数据中心管理工具 提供了各种能够快速稳定运行的数据计算框架&#xff0c;如Spark&#xff1b; 使用Apache Impala做为对HDFS、HBase的高性能SQL查询引擎&#xff1b; 使用Hive数据仓库工具帮助用户分析数据&#xff1b; 提供CM安装HBas…
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真正的IT技术男是什么样的？

真正的IT技术男是什么样的？

我们经常会听到很多对IT男士的调侃称呼&#xff0c;“屌丝”、“宅男”&#xff0c;会逗的大家捧腹大笑。但是&#xff0c;大家要不要以为称呼IT男是“屌丝”、“宅男”&#xff0c;就当真以为他们是这样了。今天&#xff0c;青鸟学姐就带大家一起来了解一下&#xff0c;真正的…
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代码还原小试牛刀(一)：魔改的MD5

代码还原小试牛刀(一)：魔改的MD5

一、目标 2023年了&#xff0c;MD5已经是最基础的签名算法了&#xff0c;但如果你还只是对输入做了简单的MD5&#xff0c;肯定会被同行们嘲笑。加点盐&#xff08;salt&#xff09;是一种基本的提升&#xff0c;但在这个就业形势严峻的时代&#xff0c;仅仅加盐肯定不够了。 …
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原腾讯QQ空间负责人，T13专家，黄希彤被爆近期被裁员，裁员原因令人唏嘘。。...

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点击上方“码农突围”&#xff0c;马上关注这里是码农充电第一站&#xff0c;回复“666”&#xff0c;获取一份专属大礼包真爱&#xff0c;请设置“星标”或点个“在看这是【码农突围】的第 431 篇原创分享作者 l 突围的鱼来源 l 码农突围&#xff08;ID&#xff1a;smartyuge&…
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