最简实例说明waitnotifynotifyAll的使用方法

Posted 2020-10-13 Avatarx

 

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多线程JVMthreadIDEA 

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wait()、notify()、notifyAll()是三个定义在Object类里的方法，可以用来控制线程的状态。

这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法。随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。

 

• 如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。
• 如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。
• 如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

 

其中wait方法有三个over load方法：

wait()

wait(long)

wait(long,int)

wait方法通过参数可以指定等待的时长。如果没有指定参数，默认一直等待直到被通知。

 

 

以下是一个演示代码，以最简洁的方式说明复杂的问题：

简要说明下：

NotifyThread是用来模拟3秒钟后通知其他等待状态的线程的线程类；

WaitThread是用来模拟等待的线程类；

等待的中间对象是flag，一个String对象；

main方法中同时启动一个Notify线程和三个wait线程；

 

 

Java代码  

1. public class NotifyTest {  
2.     private  String flag = "true";  
3.   
4.     class NotifyThread extends Thread{  
5.         public NotifyThread(String name) {  
6.             super(name);  
7.         }  
8.         public void run() {       
9.             try {  
10.                 sleep(3000);//推迟3秒钟通知  
11.             } catch (InterruptedException e) {  
12.                 e.printStackTrace();  
13.             }  
14.               
15.                 flag = "false";  
16.                 flag.notify();  
17.         }  
18.     };  
19.   
20.     class WaitThread extends Thread {  
21.         public WaitThread(String name) {  
22.             super(name);  
23.         }  
24.   
25.         public void run() {  
26.               
27.                 while (flag!="false") {  
28.                     System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
29.                     long waitTime = System.currentTimeMillis();  
30.                     try {  
31.                         flag.wait();  
32.                     } catch (InterruptedException e) {  
33.                         e.printStackTrace();  
34.                     }  
35.                     waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
36.                     System.out.println("wait time :"+waitTime);  
37.                 }  
38.                 System.out.println(getName() + " end waiting!");  
39.               
40.         }  
41.     }  
42.   
43.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
44.         System.out.println("Main Thread Run!");  
45.         NotifyTest test = new NotifyTest();  
46.         NotifyThread notifyThread =test.new NotifyThread("notify01");  
47.         WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");  
48.         WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");  
49.         WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");  
50.         notifyThread.start();  
51.         waitThread01.start();  
52.         waitThread02.start();  
53.         waitThread03.start();  
54.     }  
55.   
56. }  

 

OK，如果你拿这段程序去运行下的话， 会发现根本运行不了，what happened？满屏的java.lang.IllegalMonitorStateException。

没错，这段程序有很多问题，我们一个个来看。

 

首先，这儿要非常注意的几个事实是

 

1. 任何一个时刻，对象的控制权（monitor）只能被一个线程拥有。
2. 无论是执行对象的wait、notify还是notifyAll方法，必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权（monitor）
3. 如果在没有控制权的线程里执行对象的以上三种方法，就会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
4. JVM基于多线程，默认情况下不能保证运行时线程的时序性

 

基于以上几点事实，我们需要确保让线程拥有对象的控制权。

也就是说在waitThread中执行wait方法时，要保证waitThread对flag有控制权；

在notifyThread中执行notify方法时，要保证notifyThread对flag有控制权。

 

线程取得控制权的方法有三：

 

1. 执行对象的某个同步实例方法。
2. 执行对象对应类的同步静态方法。
3. 执行对该对象加同步锁的同步块。

我们用第三种方法来做说明：

将以上notify和wait方法包在同步块中

 

Java代码  

1. synchronized (flag) {  
2.                 flag = "false";  
3.                 flag.notify();  
4.             }  

 

 

Java代码  

1. synchronized (flag) {  
2.                 while (flag!="false") {  
3.                     System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
4.                     long waitTime = System.currentTimeMillis();  
5.                     try {  
6.                         flag.wait();  
7.                     } catch (InterruptedException e) {  
8.                         e.printStackTrace();  
9.                     }  
10.                     waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
11.                     System.out.println("wait time :"+waitTime);  
12.                 }  
13.                 System.out.println(getName() + " end waiting!");  
14.             }  

 

我们向前进了一步。

问题解决了吗？

好像运行还是报错java.lang.IllegalMonitorStateException。what happened？

 

这时的异常是由于在针对flag对象同步块中，更改了flag对象的状态所导致的。如下：

flag="false";

flag.notify();

对在同步块中对flag进行了赋值操作，使得flag引用的对象改变，这时候再调用notify方法时，因为没有控制权所以抛出异常。

 

我们可以改进一下，将flag改成一个JavaBean，然后更改它的属性不会影响到flag的引用。

我们这里改成数组来试试，也可以达到同样的效果：

 

 

Java代码  

1. private   String flag[] = {"true"};  

 

 

Java代码  

1. synchronized (flag) {  
2.             flag[0] = "false";  
3.             flag.notify();  
4.         }  

 

 

Java代码  

1. synchronized (flag) {  
2.                 while (flag[0]!="false") {  
3.                     System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
4.                     long waitTime = System.currentTimeMillis();  
5.                     try {  
6.                         flag.wait();  
7.                           
8.                     } catch (InterruptedException e) {  
9.                         e.printStackTrace();  
10.                     }  

 

 

这时候再运行，不再报异常，但是线程没有结束是吧，没错，还有线程堵塞，处于wait状态。

 

原因很简单，我们有三个wait线程，只有一个notify线程，notify线程运行notify方法的时候，是随机通知一个正在等待的线程，所以，现在应该还有两个线程在waiting。

 

我们只需要将NotifyThread线程类中的flag.notify()方法改成notifyAll()就可以了。notifyAll方法会通知所有正在等待对象控制权的线程。

 

最终完成版如下：

 

 

Java代码  

1. public class NotifyTest {  
2.     private String flag[] = { "true" };  
3.   
4.     class NotifyThread extends Thread {  
5.         public NotifyThread(String name) {  
6.             super(name);  
7.         }  
8.   
9.         public void run() {  
10.             try {  
11.                 sleep(3000);  
12.             } catch (InterruptedException e) {  
13.                 e.printStackTrace();  
14.             }  
15.             synchronized (flag) {  
16.                 flag[0] = "false";  
17.                 flag.notifyAll();  
18.             }  
19.         }  
20.     };  
21.   
22.     class WaitThread extends Thread {  
23.         public WaitThread(String name) {  
24.             super(name);  
25.         }  
26.   
27.         public void run() {  
28.             synchronized (flag) {  
29.                 while (flag[0] != "false") {  
30.                     System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
31.                     long waitTime = System.currentTimeMillis();  
32.                     try {  
33.                         flag.wait();  
34.   
35.                     } catch (InterruptedException e) {  
36.                         e.printStackTrace();  
37.                     }  
38.                     waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
39.                     System.out.println("wait time :" + waitTime);  
40.                 }  
41.                 System.out.println(getName() + " end waiting!");  
42.             }  
43.         }  
44.     }  
45.   
46.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
47.         System.out.println("Main Thread Run!");  
48.         NotifyTest test = new NotifyTest();  
49.         NotifyThread notifyThread = test.new NotifyThread("notify01");  
50.         WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");  
51.         WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");  
52.         WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");  
53.         notifyThread.start();  
54.         waitThread01.start();  
55.         waitThread02.start();  
56.         waitThread03.start();  
57.     }  
58.   
59. }