多线程——线程间的同步通信

时间：2021-06-30 18:12:31

1、概要

  • 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。
  • 线程间的协调通信主要通过wait方法和notify方法来完成。
  • 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。

2、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。

       与sleep方法比较：

       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。

3、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。

代码示例：

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package com.model.elgin.thread;

public class TestThread6 {
    public static void main(String[] args) {
        
        final NumberExecute ne=new NumberExecute();
        new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                int i=0;
                while (true) {
                    ne.increase();
                    i++;
                    if(i>=100){
                        break;
                    }
                }   
            }
        }).start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                int i=0;
                while(true){
                    ne.decrease();
                    i++;
                    if(i>=100){
                        break;
                    }
                }   
            }
        }).start();
    }
}

class NumberExecute{
    
    private int num;
    
    public synchronized void increase(){
        while(num!=0){
            try {
                //如果num不为0，当前线程等待。
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }       
        System.out.println("increase:"+ num++);
        //唤醒在等待线程
        notify();
    } 
    
    public synchronized void decrease(){
        while(num==0){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("decrease :"+ num--);
        notify();
    }   
}

运行结果：

多线程——线程间的同步通信

小结：

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。synchronized保证了increase和decrease两个方法在同一时刻只能有一个在执行，那么num的值就是在判断该哪个方法执行。

可能的执行过程：

首先初始的时候num=0 ，假设第一个线程先执行，不满足条件num！=0，故执行num+1，这是num变为1，notify方法释放锁。

再次2个线程重新开始执行，依旧假设第一个先执行，满足num！=0，故执行wait方法将此线程阻塞，之后第二个线程执行，此时num=1，不满足num==0，故执行num--，之后num变为0，并释放锁。以此反复执行。

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