Java同步方式(2)——wait,notify,notifyall

Java 中除了关键字 synchronized 能够实现线程同步外，还可以使用 wait，notify，notifyAll 实现同步。

wait 方法是使拥有当前对象（object）的线程（thread）放弃锁(release lock)，进入睡眠状态

notify 通知该对象（object）因上面调用 wait 而等待的某一进程（或线程）重新唤醒启动

notifyAll 通知在对象（object）上因调用wait而等待的所有进程启动，这些进程（或线程）根据优先级顺序执行

一个线程在其生命周期内总是处于某种状态：

1）创建

当一个线程对象被声明并创建后，它处于“创建”状态；

2）就绪

线程对象调用 start() 方法后，将进入“就绪”状态，处于“就绪”状态的线程不是立即执行，而是进入就绪队列，等待CPU；

3）运行

当就绪队列中具有最高优先级的就绪线程被调度并获得CPU时，便进入“运行”状态，执行 run() 方法，run 方法中定义了线程的操作和功能；

4）非运行

处于“运行”状态的线程可能因为某些原因 (例如人为挂起)进入“非运行”状态，让出CPU并临时中止自己的执行；

5）停止

线程完成了它的全部工作或调用 stop() 方法强制中止线程，线程就进入“停止”状态。

wait 与 sleep 区别

	wait	sleep
归属类	属于Object类（java.lang.Object）	属于Thread类（java.lang.Thread），静态方法
释放锁	释放了锁，其它线程同步块或方法	没有释放锁，不出让系统资源（如cpu）
中断唤醒	wait一般不会加时间限制，而是判断是否满足符合条件；如果符合条件，则notify/notifyall唤醒	sleep(milliseconds)后自动唤醒，如果时间不到可用interrupt()强制中断
适用范围	同步方法或同步块使用（synchronized）	任何地方都可使用（main、thread线程）
捕获异常	必须捕获异常（try/catch）	不需要捕获异常

wait - sleep 示例（区别）

package com.homer.thread;
 
public class waitsleep {
	public static void main(String[] args) {
		ThreadDemo th = new ThreadDemo();
		
		th.start();
		System.out.println("thread is starting...");
		
		synchronized (th) {
			try {
				System.out.println("Waiting for th to complete...");
//				th.wait(1000);		// 等待1秒后，立刻执行
				th.wait();			// 线程等待，notify唤醒后执行
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("Total is : " + th.total);	// 线程唤醒后，执行
		}
	}
}
 
class ThreadDemo extends Thread {
	int total;
	
	@Override
	public void run(){
		try {
			Thread.sleep(2000);		// 睡眠2秒
			synchronized(this){
				System.out.println("Thread is running...");
				for(int i=0; i<10; i++) {
					total += i;
					System.out.println("i = " + i + "; total = " + total);
					
					if(i==5) {
						System.out.println("i = 5 sleep(3000)");
						Thread.sleep(3000);		// i = 5时，睡眠3秒
					}
				}
				this.notify();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

运行结果：

thread is starting...
Waiting for th to complete...
Thread is running...
i = 0; total = 0
i = 1; total = 1
i = 2; total = 3
i = 3; total = 6
i = 4; total = 10
i = 5; total = 15
i = 5 sleep(3000)
i = 6; total = 21
i = 7; total = 28
i = 8; total = 36
i = 9; total = 45
Total is : 45

wait - notify 示例（生产者 - 消费者）

package com.homer.thread;
 
public class waitnotify {
	public static void main(String[] args) {
		Q q = new Q();
		new Producer(q);
		new Consumer(q);
	}
}
 
class Producer implements Runnable {
	Q q = null;
	
	public Producer(Q q) {
		this.q = q;
		(new Thread(this, "Producer")).start();
	}
	
	@Override
	public void run() {
		int i = 0;
		while(i<5) {
			q.put(i++);
		}
	}
}
 
class Consumer implements Runnable {
	Q q = null;
	
	public Consumer(Q q) {
		this.q = q;
		(new Thread(this, "Consumer")).start();
	}
 
	@Override
	public void run() {
		while(q.get()<5){
		}
	}
}
 
class Q {
	int n;
	boolean valueSet = false;
	
	public synchronized int get() {
		if(!valueSet) {		// if valueSet == false,wait else try to got value
			try {
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		} 
		
		System.out.println("Get n : " + n);
		valueSet = false;
		notify();
		
		return n;
	}
	
	public synchronized void put(int n) {
		if(valueSet) {		// if valueSet == true,already have value so wait fetch,else put 
			try {
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		this.n = n;
		System.out.println("Put n : " + n);
		valueSet = true;
		notify();
	}
}

运行结果：

Put n : 0
Get n : 0
Put n : 1
Get n : 1
Put n : 2
Get n : 2
Put n : 3
Get n : 3
Put n : 4
Get n : 4

首先两个线程启动，他们的执行占用CPU多少随机，但是这里因为加了一个锁的Boolean型变量，而控制了put与set.

首先：创建了一个对象Q，创建了一个Producer，一个Consumer，这两个对象在构造方法中启动了线程.

第一步：

对于Producer来说，会首先去调用put方法，因为valueSet是默认值是false，所以在Q的put方法不执行wait 而是执行 this.n = n 赋值操作，执行完毕后设置为valueSet = true

对于Consumer来说，会首先去调用get方法，因为valueSet是默认值是false，所以该线程会执行wait（等待valueSet 赋值状态为true）

第二步：

对于Producer来说，因为valueSet已经变成true，所以会wat.

对于Consumer来说，因为valueSet已经变成true，所以会执行下面的code(get value)，然后设置valueSet为false.

第三步：

Producer执行put方法，因为valueSet为false