46JAVA线程---等待唤醒机制

1.线程间的通信

概念:多个线程在处理同一个资源,但是处理的动作(线程的任务)却不相同。
比如:线程A是用来生成包子的,线程B是用来吃包子的,包子可以理解为同一资源,线程A与线程B处理的动作,一个是生产,一个是消费,那么线程A和线程B之间就存在线程通信问题
在这里插入图片描述
为什么要处理线程间通信:
多个线程并发执行时,在默认情况下CPU是随机切换线程的,我们需要多个线程来共同完成一件任务,并且我们希望他们右规律的执行,那么多线程之间需要一些协调通信,以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据
如何保证线程间通信有效利用资源:
多个线程在处理同一个资源,并且任务不同时,需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。就是多个线程在操作同一个数据时,避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效地利用资源。而这种手段即-等待唤醒机制

2.等待唤醒机制

什么是等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的就是线程间的竞争,比如去争夺锁,线程间也会有协作机制,就好比公司里你和你的同事们,你们可能存在晋升时的竞争,但更多时候你们是在一块共同完成某些任务

就是在一个线程进行了规定操作后,就进入等待状态(wait()),等待其他线程执行完他们的指定代码过后,再将其唤醒(notify());在有多个线程进行等待时,如果需要,可以使用notifyAll()来唤醒所有的等待线程wait/notify就是线程间的一种协作机制
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信问题的,使用到的3个方法的含义如下:

  • wait:线程不再活动,不再参与调度,进入wait set中,因此不会浪费CPU资源,也不会去竞争锁了,这时的线程状态即是WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的操作,也即是“通知(notify)”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来,重新进入到调度对列(ready queue)中

  • notify:则选取所通知对象的wait set 中的一个线程释放;例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座

  • notifyAll:则释放所通知对象的wait set上的所有线程

    注意:哪怕只通知了一个等待的线程,被通知线程也不能立即恢复执行,
    因为它当初中断的地方是在同步块内,此刻它已经不再持有锁,所以它
    需要再次去尝试获取锁(很可能面临其他线程的竞争),成功后才能在
    当初用wait方法之后的地方恢复执行
    

调用wait和notify方法需要注意的细节

  • wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为:对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程
  • wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为:锁对象可以是任意对象,而任意对象的所属类都是继承了Object类的
  • wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为:必须要通过锁对象调用这两个方法

3.生产者与消费者问题

等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源:

     包子铺线程生产包子,吃货线程消费包子。当包子没有时(包子状态为false),
     吃货线程等待,包子铺线程生产包子(即包子状态为true),并通知吃货线程
     (解除吃货的等待状态),因为已经有包子了,那么包子铺线程进入等待状态。
     接下来,吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁,
     那么就执行吃包子动作,包子吃完(包子状态为false),并通知包子铺线程
     (解除包子铺的等待状态),吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行
     则取决于锁的获取情况

代码演示
包子资源类:

public class BaoZi {
		String pier ;
		String xianer ;
		boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
		}

吃货线程类:

public class ChiHuo extends Thread{
        private BaoZi bz;
        public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
            super(name);
            this.bz = bz;
        }
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                synchronized (bz){
                    if(bz.flag == false){//没包子
                        try {
                            bz.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
                    bz.flag = false;
                    bz.notify();
                }
            }
        }
    }

包子铺线程类:

public class BaoZiPu extends Thread {
        private BaoZi bz;
        public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
            super(name);
            this.bz = bz;
        }
        @Override
        public void run() {
            int count = 0;
//造包子
            while(true){
//同步
                synchronized (bz){
                    if(bz.flag == true){//包子资源 存在
                        try {
                            bz.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
// 没有包子 造包子
                    System.out.println("包子铺开始做包子");
                    if(count%2 == 0){
// 冰皮 五仁
                        bz.pier = "冰皮";
                        bz.xianer = "五仁";
                    }else{
// 薄皮 牛肉大葱
                        bz.pier = "薄皮";
                        bz.xianer = "牛肉大葱";
                    }
                    count++;
                    bz.flag=true;
                    System.out.println("包子造好了:"+bz.pier+bz.xianer);
                    System.out.println("吃货来吃吧");
//唤醒等待线程 (吃货)
                    bz.notify();
                }
            }
        }
    }

测试类:

public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
//等待唤醒案例
            BaoZi bz = new BaoZi();
            ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
            BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
            ch.start();
            bzp.start();
        }
    }

执行效果:
包子铺开始做包子
包子造好了:冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
包子铺开始做包子
包子造好了:薄皮牛肉大葱
吃货来吃吧
吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子
包子铺开始做包子
包子造好了:冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子

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