java线程之间的通信(等待/通知机制)

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       线程开始运行,拥有自己的栈空间,就如同一个脚本一样,按照代码一步步的执行直到终止。但是,每个运行的线程,如果仅仅是孤立地运行,那么没有太大的价值,但如果多个线程能够相互配合完成工作,这将会带来巨大的价值。而java多线程的等待和通知机制就是用来完成线程之间的通信。

场景:

       一个线程修改了一个对象的值,而另一个线程感知到了变化,然后进行响应的操作,整个过程开始于一个线程,而最终执行又是另一个线程。前者是生产者,后者是消费者,这种模式隔离了“做什么”和“怎么做”,在功能层面上实现了解耦,体系结构上具备了良好的伸缩性,但是在java语言中如何实现类似的功能呢?实现这种机制最简单的方法就是让消费者线程不断的循环检查变量是否符合预期,如下代码所示:

while(value!=desire){ 
Thread.sleep(1000); 
} 
dosomething(); 

上面的伪代码在条件不满足的时候就睡眠一段时间,这样做的目的是防止过快的“无效”的尝试,这种方法看似实现了所需的功能,但是却存在如下问题:

1、难以确保及时性。在睡眠时,基本上不消耗处理器资源,但是如果睡得太久,就不能及时发现条件已经改变,也就是及时性难以保证。

2、难以降低开销。如果降低了睡眠的时间,比如休眠1毫秒,这样消费者能更加迅速地发现条件变化,但是却可能消耗更多处理器资源,造成了无端的浪费。

        以上两个问题看似难以解决,但是java通过内置的等待/通知机制能够很好地解决这个矛盾并实现所需的功能。 等待/通知的相关方法在任意java对象都具备,因为这些方法被定义在所有对象的超类java.lang.Object上。

等待/通知机制: 
      是指一个线程A调用了对象O的wait()方法进入等待状态,而另一个线程B调用了对象O的notify()或者notifyAll()方法,线程A收到通知后从对象O的wait()方法返回,进而执行后续操作。上述两个线程通过对象O起来完成交互,而对象上的wait()和 notify() /notifyAll() 的关系就如同开关信号一样,用来完成 等待方 与 通知方 的交互工作。

相关方法如下

notify():通知一个在对象上等待的线程,使其从wait()方法返回,而返回的前提是该线程获得到了对象的锁。 
notifyAll():通知所有等待在该对象上的线程。 
wait():通知该方法在线程进入WAITING状态,只有等待另外线程的通知或者被中断才会返回,需要注意,调用wait()方法后,会释放对象的锁。 
wait(long):超时等待一段时间,这里的参数时间是毫秒,也就是等待长达n毫秒,如果没有通知就超时返回。 
wait(long,int):对于超时时间更加细粒度的控制,可以达到纳秒。

细节: 
调用wait()、notify()、以及notifyAll()时需要注意的细节: 
1.使用wait()、notify()、notifyAll()时需要对调用对象加锁。 
2.调用wait()方法后,线程状态由RUNNING变为WAITING,并将当前线程放置到对象的等待队列。 
3.notify()或者notifyAll()方法调用后,等待线程依旧不会从wait()返回,需要调用notify()或者notifyAll()的线程释放锁之后,等待线程才有机会从wait()返回。 
4.notify()方法将等待队列中的一个线程从等待队列中移到同步队列中,而notifyAll方法则是将等待队列中所有的线程全部移动到同步对列,被移动的线程状态由WAITING变为BLOCKED。 
5.从wait()方法返回的前提是获得了调用对象的锁。 
等待/通知机制依托于同步机制,其目的就是确保等待线程从wait()方法返回能够感知线程对变量做出的修改。

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