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之前有5篇文章,对于线程知识做了一些简单的梳理,这篇文章还是准备以案例实现的形式来记录一下线程之间的通信—等待与唤醒机制。
在了解等待与唤醒机制之前,首先思考一下线程之间为什么需要进行通信?
我们都知道,要想能够去执行一个线程,首先这个线程需要获取CPU的执行权,当这个线程执行完毕之后,就会释放CPU资源,并发执行的时候,剩下的处于就绪
状态的线程就会一起去争夺CPU的执行权,谁抢到谁就执行。但是在开发过程中,我们可能需要多个线程进行协调配合来完成一件事。也就是说,我们需要线程之间有规律的去执行任务。这就需要线程之间相互通信了。 等待与唤醒机制 |
通过上面的描述,可以知道,当多个线程共同去争夺同一个cpu资源的时候,只能有一个线程能够抢到,其他没抢到的就会进入阻塞状态
,等待抢到cpu资源的线程执行结束再去抢夺。通过一个简单的例子说明一下。烤鸭店老板A将烤鸭生产好之后,就叫顾客B过来吃。这个小案例中,就提现了类似线程中等待与唤醒机制。
A先生产,此时B在等待A生产好。
A生产好之后,通知B来吃,相当于B被A唤醒。
线程之间的通信依靠的是wait()
、notify()
、notifyAll()
方法进行协调。这三个方法都是定义在了Object
类中,一、为什么要定义在Object类中?
一提到定义在Object
中就会想到同步锁
,之前的一篇文章:中,就介绍了Java中每个对象有且仅有一个对象锁。也就是说所有的java对象都可以是同步对象,既然所有对象都能是同步对象,而且有wait()
、notify()
、notifyAll()
方法,当然应该将这三个方法定义到Object
超类中。 二、等待与唤醒方法基本概念:
wait():
当线程A调用wait()
方法后,释放同步锁,进入阻塞状态
,然后加入到等待锁对象的队列中。notify():
线程B获取到同步锁之后,调用notify()
方法,从等待锁的队列中唤醒一个线程
(被唤醒的线程状态由等待
转变成就绪
,等线程B执行完毕释放了锁资源之后,被唤醒的线程获取到锁之后就会去执行该线程)notifyAll():
线程B获取到同步锁之后,调用notifyAll()
方法,会唤醒等待锁队列中所有的线程
,等待线程B执行完之后释放锁资源,被唤醒的线程去争夺锁资源,获取到锁对象的线程会去执行相应的逻辑。三、notify()
和notifyAll()
的区别总结:
notify()
方法 仅仅会去通知等待队列中的其中一个线程,并且我们并不知道哪个线程会被唤醒,但是notifyAll()
方法会唤醒等待队列中的所有处于等待状态的线程(如果此时我们的等待队列中只有一个处于等待状态的线程,那么两种唤醒方法的效果一样,但是如果等待队列中有两个或两个以上的等待状态线程,那么就需要主要两种唤醒方法的区别了)
四、sleep()
方法和wait()
方法有何区别?
乍一看!线程中的sleep()
方法和wait()
方法可能是比较容易搞混的,那么它俩究竟有什么区别呢?
可以结合:来看。
sleep() 他是定义在Thread类中的一个方法,当调用此方法的时候,线程可以由RUNNING
状态转换为TIMED_WAITING
状态,线程执行此方法的时候,将会释放CPU执行权,但是该线程依然会持有当前拥有的锁对象,(它释放了CPU的执行权之后,其他线程可以使用此CPU执行权去执行不依赖此对象锁的任务)。此方法用在什么位置没有特殊要求。
wait() 他是定义在Object类中的一个方法,当调用此方法的时候,线程可以由RUNNING
状态转换为WAITING
状态,此状态也可以理解为“无线等待
”状态,他需要配合notify()
和notifyAll()
方法来唤醒线程。另外,线程执行此方法的时候,将会释放CPU的执行权和持有的锁。此方法必须要用在synchronized
同步代码块中。
以上方法需要用在同步代码块/方法中。调用wait()
方法和notify()
/notifyAll()
方法的锁对象必须是同一个。
情景:就以上文中的货物打包为例;
案例 |
情景:就以上文中的货物打包为例;烤鸭店老板A生产好食物之后,通知B过来吃。B吃完之后,通知A继续生产制作。
public class Food { /** * 标记 true:有食物 false:没有食物 */ private boolean flag=false; public Food() { } public boolean isFlag() { return flag; } public void setFlag(boolean flag) { this.flag = flag; }}
public class Consumer implements Runnable { private Food food; public Consumer(Food food) { this.food = food; } //设置线程任务----消耗食物 @Override public void run() { while (true) { //同步代码块 synchronized (food) { while (!food.isFlag()) { //没有食物,消费线程进入阻塞状态 try { food.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } for (int i = 1; i < 11; i++) { System.out.println("正在消耗===>" + i + "号食物"); try { //让线程等待500ms,不然吃太快容易噎着 Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (i == 10) { food.setFlag(false); } } food.notify(); } } }}
public class Product implements Runnable { //设置线程任务---生产食物 private Food food; public Product(Food food) { this.food = food; } @Override public void run() { while (true) { synchronized (food) { while (food.isFlag()) { //有食物,生产线程进入阻塞状态 try { food.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } for (int i = 1; i < 11; i++) { System.out.println("===正在生产===>" + i + "号食物"); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } food.setFlag(true); } food.notify(); } } }}
public class test01 { public static void main(String[] args) { //创建一个食物对象 Food food = new Food(); //创建一个生产者对象 new Thread(new Product(food)).start(); //创建一个消费者对象 new Thread(new Consumer(food)).start(); }}
===正在生产===>1号食物===正在生产===>2号食物===正在生产===>3号食物===正在生产===>4号食物===正在生产===>5号食物===正在生产===>6号食物===正在生产===>7号食物===正在生产===>8号食物===正在生产===>9号食物===正在生产===>10号食物正在消耗===>1号食物正在消耗===>2号食物正在消耗===>3号食物正在消耗===>4号食物正在消耗===>5号食物正在消耗===>6号食物正在消耗===>7号食物正在消耗===>8号食物正在消耗===>9号食物正在消耗===>10号食物===正在生产===>1号食物===正在生产===>2号食物===正在生产===>3号食物===正在生产===>4号食物===正在生产===>5号食物===正在生产===>6号食物……后面省略
上面就是线程通信中的一个简单的生产者/消费者
案例,通过使用notify()
和wait()
方法来控制线程的唤醒和等待。让线程按照我们既定的规律来执行,这也就是线程之间进行通信协调工作的原理。
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