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Java并发编程之Wait和Notify
阅读量:4088 次
发布时间:2019-05-25

本文共 6833 字,大约阅读时间需要 22 分钟。

文章目录

Background

相关概念

什么是多线程

我们把组成程序(Program)各个部分称为线程(Thread)。也可以说,线程就是程序中轻量级的进程(Process)。

多线程(Multithreading)是Java的一个特性,它可以允许一个程序的多个部分(也就是线程)并发地执行,以达到最大程度利用CPU的目的。

Multithreading is a Java feature that allows concurrent execution of two or more parts of a program for maximum utilization of CPU. Each part of such program is called a thread. So, threads are light-weight processes within a process.

线程的状态

线程的状态

轮询

Samples

我们把循环执行某个逻辑判断,直到判断条件为true才执行判断体中的逻辑,叫做轮询(Polling)。轮询是会浪费一定的CPU资源的。

The process of testing a condition repeatedly till it becomes true is known as polling.Polling is usually implemented with the help of loops to check whether a particular condition is true or not. If it is true, certain action is taken. This waste many CPU cycles and makes the implementation inefficient.

下面提供一个轮询的实现示例。

Message:

isAvailable初始值是false,设置为true以后执行轮询体。

注意要使用线程安全的AtomicBoolean,如果使用boolean,在多线程情况下会有意想不到的结果。

import lombok.Getter;import lombok.Setter;import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;@Setter@Getterpublic class Message {
private AtomicBoolean isAvailable = new AtomicBoolean(false); private String msg; public Message(String str) {
this.msg = str; }}

PollingWaiter:

import java.time.LocalDateTime;import java.time.format.DateTimeFormatter;public class PollingWaiter implements Runnable {
private Message msg; public PollingWaiter(Message m) {
this.msg = m; } @Override public void run() {
String name = Thread.currentThread().getName(); synchronized (msg) {
int count = 0; System.out.println(name + " : waiter starting at time: " + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ISO_TIME)); while (!msg.getIsAvailable().get()) {
count++; } System.out.println(name + " : msg is available at time: " + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ISO_TIME)); System.out.println(name + " : msg is available after count: " + count); System.out.println(name + " : processed: " + msg.getMsg()); } }}

执行测试:

休眠3秒以后,再执行轮询体内的代码。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;public class WaitNotifyTest {
public static void main(String[] args) {
testPolling(); } public static void testPolling() {
Message msg = new Message("process it"); PollingWaiter waiter = new PollingWaiter(msg); new Thread(waiter, "PollingWaiter").start(); try {
Thread.sleep(3000); } catch (Exception e) {
e.printStackTrace(); } msg.setIsAvailable(new AtomicBoolean(true)); System.out.println("over"); }}

输出结果:

PollingWaiter : waiter starting at time: 14:26:08.482overPollingWaiter : msg is available at time: 14:26:11.402PollingWaiter : msg is available after count: -69547606PollingWaiter : processed: process it

wait 和 notify

除了轮询,Java通过wait 和 notify机制实现了线程间的通信。wait就是让执有某个对象的线程处于等待阻塞状态,而notify就是让等待阻塞中的线程重新获得CPU资源,再次进入运行状态。

由于wait 和 notify相关的方法实现在了java.lang.Object类中,因此所有的子类都可以使用这些方法。

wait 和 notify相关的方法需要在synchronized代码块中执行。

wait 和 notify

方法介绍

下面简要介绍一下这些方法:

  • wait()

wait()方法会导致当前线程从执行状态改为待执行状态,一直到另外一个线程为当前对象执行notify()或者notifyAll()方法。

  • wait(long timeout)

wait()方法的不同点是,如果timeout时间到了以后,还没有前对象执行notify()或者notifyAll(),则线程自动开始执行。

值得注意的是执行wait(0)wait()的效果是一样的。

  • wait(long timeout, int nanos)

wait(long timeout)相比,此方法提供了等待超时设置的更高的精度,精确到了纳秒。

1毫秒 = 1,000,000 纳秒。

  • notify()

对于等待此对象的监视器的所有线程,执行notify()会随机唤醒一个线程。

  • notifyAll()

相比与notify(),此方法会唤醒所有等待该对象的监视器的线程。

示例

在上面示例代码的基础上,增加如下代码实现。

Waiter:

import java.time.LocalDateTime;import java.time.format.DateTimeFormatter;public class Waiter implements Runnable{
private Message msg; public Waiter(Message m){
this.msg=m; } @Override public void run() {
String name = Thread.currentThread().getName(); synchronized (msg) {
try{
System.out.println(name+" : waiting to get notified at time:"+ LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ISO_TIME)); msg.wait(); }catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace(); } System.out.println(name+" : waiter thread got notified at time:"+LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ISO_TIME)); //process the message now System.out.println(name+" : processed: "+msg.getMsg()); } }}

Notifier:

public class Notifier implements Runnable {
private boolean isAll = true; private Message msg; public Notifier(Message msg, boolean isAll) {
this.msg = msg; this.isAll = isAll; } @Override public void run() {
String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name + " started"); try {
Thread.sleep(3000); synchronized (msg) {
System.out.println(name + " : got the msg : "+msg.getMsg()); msg.setMsg(name + " : Notifier work done"); if (isAll) {
msg.notifyAll(); } else {
msg.notify(); } } } catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace(); } }}

WaitNotifyTest:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;public class WaitNotifyTest {
public static void main(String[] args) {
//testPolling(); testNotify(); //testNotifyAll(); } public static void testPolling() {
Message msg = new Message("process it"); PollingWaiter waiter = new PollingWaiter(msg); new Thread(waiter, "PollingWaiter").start(); try {
Thread.sleep(3000); } catch (Exception e) {
e.printStackTrace(); } msg.setIsAvailable(new AtomicBoolean(true)); System.out.println("over"); } public static void testNotify() {
Message msg = new Message("process it"); Waiter waiter1 = new Waiter(msg); new Thread(waiter1, "waiter1").start(); Waiter waiter2 = new Waiter(msg); new Thread(waiter2, "waiter2").start(); Notifier notifier = new Notifier(msg, false); new Thread(notifier, "notifier").start(); System.out.println("All the threads are started"); } public static void testNotifyAll() {
Message msg = new Message("process it"); Waiter waiter1 = new Waiter(msg); new Thread(waiter1, "waiter1").start(); Waiter waiter2 = new Waiter(msg); new Thread(waiter2, "waiter2").start(); Notifier notifier = new Notifier(msg, false); new Thread(notifier, "notifier").start(); System.out.println("All the threads are started"); }}

在启动两个线程同时执行wait方法的时候,会发现notify以后只有一个线程被唤醒了,而另一个线程则陷入了无尽地等待之中。

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仓库地址

  • 完整示例代码请参考:

参考链接

转载地址:http://uubii.baihongyu.com/

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