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wait(), notify(),sleep详解

时间:2014-03-29 11:25:59      阅读:454      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]
  在JAVA中,是没有类似于PV操作、进程互斥等相关的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的,需要说明的是,JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的互斥内存块,在JAVA中的Object类型中,都是带有一个内存锁的,在有线程获取该内存锁后,其它线程无法访问该内存,从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理,就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static XXX)的区别了,synchronized就是针对内存区块申请内存锁,this关键字代表类的一个对象,所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作,而static成员属于类专有,其内存空间为该类所有成员共有,这就导致synchronized()对static成员加锁,相当于对类加锁,也就是在该类的所有成员间实现互斥,在同一时间只有一个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥,明白这些基本就已经够了。但如果需要在线程间相互唤醒的话就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。
  
  Obj.wait(),与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用,也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作,从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后,主动释放对象锁,同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获取对象锁,并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后,并不是马上就释放对象锁的,而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束,自动释放锁后,JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程,赋予其对象锁,唤醒线程,继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。
Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程,释放CPU控制权,主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时,释放了对象锁的控制。
(sleep是线程类(Thread)的方法,导致此线程暂停执行指定时间,给执行机会给其他线程,但是监控状态依然保持,到时后会自动恢复。调用sleep 不会释放对象锁。
wait 是Object类的方法,对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象的发出notify方法(或notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。)

单单在概念上理解清楚了还不够,需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait(),Object.notify()的应用最经典的例子,应该是三线程打印ABC的问题了吧,这是一道比较经典的面试题,题目要求如下:

建立三个线程,A线程打印10次A,B线程打印10次B,C线程打印10次C,要求线程同时运行,交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait(),notify()就可以很方便的解决。代码如下:

bubuko.com,布布扣
 1 public class MyThreadPrinter implements Runnable{
 2     
 3     private String name;
 4     private Object prev;
 5     private Object self;
 6     
 7     private MyThreadPrinter(String name,Object prev,Object self){
 8         this.name = name;
 9         this.prev = prev;
10         this.self = self;
11     }
12     
13     public void run(){
14         int count = 10;
15         while(count>0){
16             synchronized(prev){
17                 synchronized (self) {
18                     System.out.println("正在打印的是:"+name+"---"+count);
19                     count--;
20                     self.notify();
21                 }
22                 if(count>0){
23                     try {
24                         prev.wait();
25                     } catch (InterruptedException e) {
26                         e.printStackTrace();
27                     }
28                 }
29                 
30             }
31         }
32     }
33     
34     public static void main(String[] args){
35         Object a = new Object();
36         Object b = new Object();
37         Object c = new Object();
38         MyThreadPrinter pa = new MyThreadPrinter("A", c, a);
39         MyThreadPrinter pb = new MyThreadPrinter("B", a, b);
40         MyThreadPrinter pc = new MyThreadPrinter("C", b, c);
41         
42         new Thread(pa).start();
43         new Thread(pb).start();
44         new Thread(pc).start(); 
45         
46 
47     }
48 
49 }
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  先来解释一下其整体思路,从大的方向上来讲,该问题为三线程间的同步唤醒操作,主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环执行三个线程。为了控制线程执行的顺序,那么就必须要确定唤醒、等待的顺序,所以每一个线程必须同时持有两个对象锁,才能继续执行。一个对象锁是prev,就是前一个线程所持有的对象锁。还有一个就是自身对象锁。主要的思想就是,为了控制执行的顺序,必须要先持有prev锁,也就前一个线程要释放自身对象锁,再去申请自身对象锁,两者兼备时打印,之后首先调用self.notify()释放自身对象锁,唤醒下一个等待线程,再调用prev.wait()释放prev对象锁,终止当前线程,等待循环结束后再次被唤醒。
          运行上述代码,可以发现三个线程循环打印ABC,共10次。程序运行的主要过程就是A线程最先运行,持有C,A对象锁,后释放A,C锁,唤醒B。线程B等待A锁,再申请B锁,后打印B,再释放B,A锁,唤醒C,线程C等待B锁,再申请C锁,后打印C,再释放C,B锁,唤醒A。看起来似乎没什么问题,但如果你仔细想一下,就会发现有问题,就是初始条件,三个线程按照A,B,C的顺序来启动,按照前面的思考,A唤醒B,B唤醒C,C再唤醒A。但是这种假设依赖于JVM中线程调度、执行的顺序。具体来说就是,在main主线程启动ThreadA后,需要在ThreadA执行完,在prev.wait()等待时,再切回线程启动ThreadB,ThreadB执行完,在prev.wait()等待时,再切回主线程,启动ThreadC,只有JVM按照这个线程运行顺序执行,才能保证输出的结果是正确的。而这依赖于JVM的具体实现。考虑一种情况,如下:如果主线程在启动A后,执行A,过程中又切回主线程,启动了ThreadB,ThreadC,之后,由于A线程尚未释放self.notify,也就是B需要在synchronized(prev)处等待,而这时C却调用synchronized(prev)获取了对b的对象锁。这样,在A调用完后,同时ThreadB获取了prev也就是a的对象锁,ThreadC的执行条件就已经满足了,会打印C,之后释放c,及b的对象锁,这时ThreadB具备了运行条件,会打印B,也就是循环变成了ACBACB了。这种情况,可以通过在run中主动释放CPU,来进行模拟。代码如下:
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public void run(){
        int count = 10;
        while(count>0){
            synchronized(prev){
                synchronized (self) {
                    System.out.println("正在打印的是:"+name+"---"+count);
                    count--;
                    try{
                        Thread.sleep(1);
                        }
                        catch (InterruptedException e){
                         e.printStackTrace();
                        }
                    self.notify();
                }
                if(count>0){
                    try {
                        prev.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
            }
        }
    }
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运行后的打印结果就变成了ACBACB了。为了避免这种与JVM调度有关的不确定性。需要让A,B,C三个线程以确定的顺序启动,最终代码如下:

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 1 public class MyThreadPrinter implements Runnable{
 2     
 3     private String name;
 4     private Object prev;
 5     private Object self;
 6     
 7     private MyThreadPrinter(String name,Object prev,Object self){
 8         this.name = name;
 9         this.prev = prev;
10         this.self = self;
11     }
12     
13     public void run(){
14         int count = 10;
15         while(count>0){
16             synchronized(prev){
17                 synchronized (self) {
18                     System.out.println("正在打印的是:"+name+"---"+count);
19                     count--;
20                     try{
21                         Thread.sleep(1);
22                         }
23                         catch (InterruptedException e){
24                          e.printStackTrace();
25                         }
26                     self.notify();
27                 }
28                 if(count>0){//防止最后的对象b在wait()之后没有线程来唤醒了
29                     try {
30                         prev.wait();
31                     } catch (InterruptedException e) {
32                         e.printStackTrace();
33                     }
34                 }
35                 
36             }
37         }
38     }
39     
40     public static void main(String[] args){
41         Object a = new Object();
42         Object b = new Object();
43         Object c = new Object();
44         MyThreadPrinter pa = new MyThreadPrinter("A", c, a);
45         MyThreadPrinter pb = new MyThreadPrinter("B", a, b);
46         MyThreadPrinter pc = new MyThreadPrinter("C", b, c);
47         
48         try{
49         new Thread(pa).start();
50         Thread.sleep(1);
51         new Thread(pb).start();
52         Thread.sleep(1);
53         new Thread(pc).start();
54         Thread.sleep(1);
55         }catch(InterruptedException e){
56             e.printStackTrace();
57         }
58     }
59 
60 }
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wait(), notify(),sleep详解

原文:http://www.cnblogs.com/xingele0917/p/3630935.html

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