目录

• • 一、wait / notify
  • • 1.1 wait / notify 原理
    • 1.2 wait / notify API介绍
  • 二、wait VS sleep
  • 三、wait / notify —代码改进

一、wait / notify

1.1 wait / notify 原理

● Owner线程发现条件不满足，调用wait( )方法即可进入WaitSet变为 WAITING状态

● BLOCKED 和 WAITING的线程都处于阻塞状态，不占用CPU时间片（相同点）

● BLOCKED 线程会在 Owner线程释放锁时唤醒

● WAITING 线程会在 Owner线程调用 notify 或 notifyAll时唤醒，但唤醒后并不意味着立刻获得锁，仍需进入EntryList重新竞争

1.2 wait / notify API介绍

● obj.wait() 让进入 object 监视器的线程到 waitSet 等待
● obj.notify() 在 object 上正在 waitSet 等待的线程中挑一个唤醒
● obj.notifyAll() 让 object 上正在 waitSet 等待的线程全部唤醒

它们都是线程之间进行协作的手段，都属于 Object 对象的方法。无论是wait还是notify 必须获得此对象的锁，才能调用这几个方法

示例

正常运行：

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;@Slf4j(topic = "c.Test18")
public class Test18 {static final Object lock = new Object();public static void main(String[] args) {synchronized (lock) {try {/* 需先获取对象锁，成为Owner后才能调wait();这时才能进入lock所关联的Monitor对象中的WaitSet中WAITING*/lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

notify()：挑一个唤醒

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {final static Object obj = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (obj) {log.debug("执行....");try {obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("其它代码....");}},"t1").start();new Thread(() -> {synchronized (obj) {log.debug("执行....");try {obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("其它代码....");}},"t2").start();// 主线程两秒后执行sleep(2);log.debug("唤醒 obj 上其它线程");// 进入同一个对象中的Monitorsynchronized (obj) {// 唤醒obj上一个线程(挑一个线程唤醒)obj.notify();//     obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程}}
}

运行结果：

notifyAll()：全部唤醒

wait() 方法会释放对象的锁，进入 WaitSet 等待区，从而让其他线程就机会获取对象的锁。无限制等待，直到notify 为止（wait(0)也会无限制等待）

wait(long n) 有时限的等待, 到 n 毫秒后结束等待，或是被 notify

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {final static Object obj = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (obj) {log.debug("执行....");try {// 让线程t1在obj上等待1sobj.wait(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("其它代码....");}},"t1").start();}}      

运行结果：即使未唤醒也会结束

若在等待期间被其他线程唤醒，则会恢复，不会等够时间才才向下运行

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;@Slf4j(topic = "c.TestWaitNotify")
public class TestWaitNotify {final static Object obj = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (obj) {log.debug("执行....");try {// 让线程t1在obj上等待1sobj.wait(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("其它代码....");}},"t1").start();// 主线程0.5秒后执行sleep(0.5);log.debug("唤醒 obj 上其它线程");// 进入同一个对象中的Monitorsynchronized (obj) {obj.notifyAll();}}
}

运行结果：

二、wait VS sleep

sleep(long n) 和 wait(long n) 的区别

1. sleep 是 Thread 的静态方法，而 wait 是 Object 的方法（所有的对象都有的方法）
2. sleep 不需要强制和 synchronized 配合使用，但 wait 需要和 synchronized 一起用
3. sleep 在睡眠的同时，不会释放对象锁的，但 wait 在等待的时候会释放对象锁
4. 它们状态都为 TIMED_WAITING（有时限的等待）

sleep(0)：触发操作系统立刻重新进行一次CPU的竞争。竞争的结果也许是当前线程仍然获得CPU控制权，也许会换成别的线程获得CPU控制权

tip：作为锁的对象使用final修饰,final意味引用不可变（若引用发生变化,synchronized锁住的为不同对象）

sleep演示：

wait演示：（1s后主线程便成功获得锁）

三、wait / notify —代码改进

问题背景：模拟线程使用共享的room来达到线程安全

//  共享变量（线程安全的操作）
static final Object room = new Object();
static boolean hasCigarette = false;    // 是否有烟
static boolean hasTakeout = false;      // 外卖是否送到

思考下面的解决方案是否较好，为什么？

new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (!hasCigarette) {log.debug("没烟，先歇会！");sleep(2);}log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (hasCigarette) {log.debug("可以开始干活了");}}
}, "小南").start();// 其他线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("可以开始干活了");}}, "其它人").start();}// 主线程等待1秒
sleep(1);
new Thread(() -> {// 这里能不能加 synchronized (room)？hasCigarette = true;log.debug("烟到了噢！");
}, "送烟的").start();

观察7个线程的工作流程：

出现的问题（缺点）：

1. 其它干活的线程，都要一直阻塞，效率太低
2. 小南线程必须睡足 2s 后才能醒来，就算烟提前送到，也无法立刻醒来
3. 加了 synchronized (room) 后，就好比小南在里面反锁了门睡觉，烟根本没法送进门，main 没synchronized 就好像 main 线程是翻窗户进来的

● 解决方法：使用 wait - notify 机制

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {static final Object room = new Object();static boolean hasCigarette = false; // 有没有烟static boolean hasTakeout = false;public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (!hasCigarette) {log.debug("没烟，先歇会！");try {room.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (hasCigarette) {log.debug("可以开始干活了");}}}, "小南").start();for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("可以开始干活了");}}, "其它人").start();}sleep(1);// 主线程等待1s后启动睡眠线程new Thread(() -> {synchronized (room) {hasCigarette = true;log.debug("烟到了噢！");// 唤醒正在睡眠的线程room.notify();}}, "送烟的").start();}
}

运行结果：（并发效率得到大大提升）

深度思考

如果有其他线程也在等待条件呢？（送烟线程会不会错误唤醒其他线程）

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {static final Object room = new Object();static boolean hasCigarette = false; // 有没有烟static boolean hasTakeout = false;   // 外卖是否送到public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (!hasCigarette) {log.debug("没烟，先歇会！");try {room.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (hasCigarette) {log.debug("可以开始干活了");}}}, "小南").start();// 小女线程等待外卖new Thread(() -> {synchronized (room) {Thread thread = Thread.currentThread();log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);if (!hasTakeout) {log.debug("没外卖，先歇会");}try {room.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);if (hasTakeout) {log.debug("可以干活了");} else {log.debug("没干成活");}}}, "小女").start();sleep(1);// 主线程等待1s后启动睡眠线程new Thread(() -> {synchronized (room) {hasCigarette = true;log.debug("外卖到了噢！");room.notify();     // 调用notify()时,只能在room中等待的线程中随机挑一个唤醒}}, "送外卖的").start();}
}

运行结果：

出现的问题（缺点）：notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程，这时如果有其它线程也在等待，那么就可能唤醒不了正确的线程，称之为虚假唤醒

● 解决方法：使用 notifyAll将所有线程唤醒

运行结果：

出现的问题（缺点）：用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题，但使用 if + wait 判断仅有一次机会，一旦条件不成立，就没有重新判断的机会了

● 解决方法：使用 while + wait，当条件不成立，再次 wait

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import static cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep;@Slf4j(topic = "c.TestCorrectPosture")
public class TestCorrectPostureStep1 {public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (room) {log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);// 线程还可以进入下一轮的等待while (!hasCigarette) {log.debug("没烟，先歇会！");try {room.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);if (hasCigarette) {log.debug("可以开始干活了");}else {log.debug("没干成活......");}}}, "小南").start();// 小女线程等待外卖new Thread(() -> {synchronized (room) {Thread thread = Thread.currentThread();log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);if (!hasTakeout) {log.debug("没外卖，先歇会");}try {room.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("外卖送到了没？[{}]", hasTakeout);if (hasTakeout) {log.debug("可以干活了");} else {log.debug("没干成活");}}}, "小女").start();sleep(1);// 主线程等待1s后启动睡眠线程new Thread(() -> {synchronized (room) {hasTakeout = true;log.debug("外卖到了噢！");room.notifyAll();     // 调用notifyAll()时,将所有在room中等待的线程全部唤醒}}, "送外卖的").start();}
}

运行结果：

总结：

● 正确使用wait-notify的格式：

synchronized (lock) {while(条件不成立){lock.wait();}// 条件成立，继续向下运行
}// 另一个线程
synchronized (lock) {lock.notifyAll();}