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  • wait和notify的使用场景
    2020-12-20 10:27:42

    1.wait和notify方法必须要在同步块或者方法里面且成对出现使用
    2.先wait后notify才ok

    传统的synchronized和Lock实现等待唤醒通知的约束
    线程先要获得并持有锁,必须在锁块(synchronized或Lock)中
    必须要先等待后唤醒,线程才能够被唤醒

    LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
    LockSupport是一个线程阻塞工具类,所有的方法都是静态方法,可以让线程在任意位置阻塞,阻塞之后也有对应的唤醒方法,归根结底,LockSupport调用Unsafe中的native代码

    LockSupport类使用了一种名为Permit(许可)的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能,每个线程都有一个Permit(许可)
    permit只有两个值1和0,默认是0
    可以把许可看成是一种(0,1)信号量(Seamphore),但与Seamphore不同的是,许可的累加上限是1.

    为什么可以先唤醒线程后阻塞线程?
    因为unpark获得了一个凭证,之后再调取park方法,就可以名正言顺的凭证消费,故不会阻塞。

    形象的理解
    线程阻塞需要消耗凭证(permit),这个凭证最多只有1个。
    当调用park方法时
    如果有凭证,则会直接消耗掉这个凭证然后正常退出;
    如果无凭证,就必须阻塞等待凭证可以用
    而unpark则相反,它会增加一个凭证,但凭证最多只能有1个,累加无效

    为什么唤醒两次后阻塞两次,但最终结果还是会阻塞线程?
    因为凭证的数量最多为1,连续调用两次unpark和调用一次unpark一样,只会增加一个凭证,而调用两次park却需要消费两个凭证,证不够,不能放行。

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  • wait和notify是object中的方法,就是等待唤醒。一个线程持有锁但是需要等待一些资源,那么就先进入等待队列,其他线程可以先持有锁并执行同步代码块中的内容,等到带着资源的另一个线程抢占到锁,并唤醒等待线程,...

    wait和notify是object中的方法,就是等待和唤醒。一个线程持有锁但是需要等待一些资源,那么就先进入等待队列,其他线程可以先持有锁并执行同步代码块中的内容,等到带着资源的另一个线程抢占到锁,并唤醒等待线程,等待线程就重新进入到阻塞队列进行排队,如果当前无其他线程竞争,就可以直接抢占锁并执行。

    wait和notify的基本原理

    wait和notify是线程间进行协作的手段,wait和notify使用都先必须获得对象的锁,不获取锁直接用Object对象调用wait和notify,会报错java.lang.IllegalMonitorStateException。

    Thread-0先抢占了锁,Owner记录当前抢占锁的线程,因为Thread-0缺少了部分资源调用wait进行等待,进入等待队列,Thread-1同理。当前阻塞队列EntryList中有Thread-3和Thread-4,持有锁的线程是Thread-2,Thread-2中调用了notify就会随机唤醒一个线程,如果唤醒的线程并没有得到需要的资源,那么就会虚假唤醒,因此多个线程等待,我们使用notifyAll,然后搭配while循环判断条件就是Thread-2带来的资源是否是等待线程需要的资源,不是就继续等待,是就进入到EntryList重新排队。

    //创建对象
    Object lock=new Object();
    //.....
    //线程A
    synchronized(lock){
       while(条件不成立){
         lock.wait();
      }
      //说明条件成立,继续执行该线程拿到资源后的工作
    }
    //...
    synchronized(lock){
    //做一下处理...完成输送资源的准备
         lock.notifyAll();
    
    }

     

    wait和sleep的区别和共同点

    • sleep方法属于Thread类,wait属于Object方法
    • sleep不用强制与synchronized使用,但wait和synchronized需要一起使用
    • sleep在睡眠时不会释放占用对象的锁,wait会释放,性能更高
    • 共同点:他们都有状态TIMED—WAITING

    同步模式之保护性暂停

    保护性暂停,即Guaraded Suspension。用一个线程等待另一个线程的执行结果。

    • 有一个结果需要从一个线程传递到另一个线程,让他们关联同一个GuaradedObject
    • 如果有结果不断从一个线程到另一个线程那么可以使用消息队列(生产者\消费者)
    • JDK中,join、Future的实现,就是用此模式
    • 因为要等待另一方的结果,因此归类到同步模式

    实现保护性暂停

    public class WNTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            GuardedObject obj=new GuardedObject();
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":想要得到资源");
                Object list=obj.get();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":完成任务:"+list);
            },"a").start();
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":执行获取资源");
                Object list=100;
                obj.complete(list);
            },"b").start();
        }
    }
    
    class GuardedObject{
        private Object response;
        public Object get(){
          synchronized (this){
              while(response==null){
                  try {
                      this.wait();
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
             return response;
          }
        }
        public void complete(Object response){
             synchronized (this){
                 this.response=response;
                 notifyAll();
             }
        }
    }
    

    增加超时

    增加超时效果可以分为三种情况:未超时,成功执行;超时,还没成功获取到结果就跳出循环;防止虚假唤醒

    public class WNTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            GuardedObject obj=new GuardedObject();
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":想要得到资源");
                Object list=obj.get(3000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":完成任务:"+list);
            },"a").start();
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+":执行获取资源");
                Object list=100;
                try {
                    Thread.sleep(3000);//超时的情况
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                obj.complete(list);
            },"b").start();
        }
    }
    
    class GuardedObject{
        private Object response;
        public Object get(long timeout){
            long begint=System.currentTimeMillis();
            long passt=0;
          synchronized (this){
              while(response==null){
                  long waitt=timeout-passt;
                  if(passt>=timeout){
                    //超时跳出循环
                      break;
                  }
                  try {
                   //为了防止虚假唤醒
                      this.wait(waitt);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                   passt=System.currentTimeMillis()-begint;
              }
    
             return response;
          }
        }
        public void complete(Object response){
             synchronized (this){
                 this.response=response;
                 notifyAll();
             }
        }
    }

    解耦等待和生产

    在原本保护性暂停(一个线程等待另一个线程产生的结果),也就是添加了GuardedObject类的基础上,再加了超时处理效果,还可以再加入解耦等待和生产的部分,需要在中间过程添加一个解耦类,解耦类存储的是存放多个GuardedObject对象的集合,也就是解耦了结果生产者和结果消费者。可以同时支持多个任务的管理。

    一个线程等待结果一个线程负责给结果,一对一负责,但是可以多个任务管理。

     异步模式之生产者\消费者

    之所以说生产者\消费者是异步模式,是因为保护性暂停是一个线程等待结果一个线程给结果,是一个负责一个,但在实际情况中,例如送快递,不可能一个快递员负责一个人的快递,那么可以使用生产者\消费者的这种设计。也就是有延迟性,不同生产结果和消费结果的线程一一对应。

    那么这样的设计主要是通过消费队列来实现,生产者\消费者中的消息队列与RabbitMQ中的消息队列是不同的,生产者\消费者的是Java线程间的通信,而RabbitMQ中是进程间的通信。

     

    • 消费队列可以来平衡生产和消费的线程资源
    • 生产者仅负责生产结果数据,不管数据是如何处理的,而消费者只负责产生结果数据。
    • 消息队列是有容量限制的,满的时候不能再生产消息,空时不能消费消息。
    • 与保护行暂停的设计不同,生产者\消费者是不同生产结果和消费结果的线程一一对应。
    • JDK中许多阻塞队列就采用的是这种方式。

    消息队列采用的是双端队列,从头取出,从位传入,主要是遵循FIFO原则。

    class MessageQueue{
        //消息队列的集合
        private LinkedList<Message> messageList=new LinkedList<>();
        //消息队列的容量
        private int capcity;
    
        public MessageQueue(int capcity) {
            this.capcity = capcity;
        }
        public Message take(){
           synchronized (messageList){
               //消息队列空则等待
               while(messageList.isEmpty()){
                   try {
                       messageList.wait();
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
               Message message=messageList.removeFirst();
               messageList.notifyAll();
               return message;
           }
        }
        public void put(Message message){
             synchronized (messageList){
                 //消息队列满,则等待
                 while(messageList.size()==capcity){
                     try {
                         messageList.wait();
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
                 messageList.addLast(message);
                 messageList.notifyAll();
             }
        }
    }
    final class Message{
       //消息的id
        private int id;
       //消息的值
        private Object value;
        /**
         *只保留读操作,且不可继承此类,保证了该类的线程安全
         */
        public Message(int id, Object value) {
            this.id = id;
            this.value = value;
        }
        public int getId() {
            return id;
        }
        public Object getValue() {
            return value;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Message{" +
                    "id=" + id +
                    ", value=" + value +
                    '}';
        }
    }
    class GuardedObject{
        private Object response;
        public Object get(long timeout){
            long begint=System.currentTimeMillis();
            long passt=0;
          synchronized (this){
              while(response==null){
                  long waitt=timeout-passt;
                  if(passt>=timeout){
                      break;
                  }
                  try {
                      this.wait(waitt);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  passt=System.currentTimeMillis()-begint;
              }
    
             return response;
          }
    
        }
        public void complete(Object response){
             synchronized (this){
                 this.response=response;
                 notifyAll();
             }
        }
    }
    

    展开全文
  • (1)可以使用wait()和notify()方法在Java中实现线程间通信。不只是一个或两个线程,而是多个线程可以使用这些方法相互通信。 (2)在synchronized方法或synchronized块中调用wait(),notify()notifyAll()...

    Java实现生产者消费者的方式有:wait && notify、BlockingQueue、Lock && Condition等

    wait、notify注意事项:
    (1)可以使用wait()和notify()方法在Java中实现线程间通信。不只是一个或两个线程,而是多个线程可以使用这些方法相互通信。
    (2)在synchronized方法或synchronized块中调用wait(),notify()和notifyAll()方法
    (3)从while(条件)循环调用wait和notify方法,而不是从if()块调用,因为要重复检查条件,而不仅仅是一次。
    (4)使用notifyAll方法而不是notify,唤醒所有消费端。

    相关代码 

    MiddlewareChannel类-存储生产者消息的通道 

    package com.java.test;
    
    import java.util.Queue;
    import java.util.concurrent.BlockingQueue;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
    
    /**
     * 存储 生产者消息的通道
     * @author jiajie
     *
     */
    public class MiddlewareChannel {
    	public int init_capacity=0;//初始存储  
    	public int max_capacity=20;//最大存储 最大容量值
    	
    	
    	
    	/**
    	 * 		  消息端产生消息
    	 * 		  
    	 * @param message
    	 */
    	public synchronized void send() {
    		//判断通道是否已满
    		if(init_capacity > max_capacity) {   //已满
    			try {
    				System.out.println("库存已满,生产者等待发送信息...");
    				//生产者  等待发送消息
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    			
    		}else {
    			
    			//通知消费者 消费消息
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":生产消息" +"库存容量:"+(++init_capacity));
    			//唤醒所有消费者
    			notifyAll();
    		}
    		
    	}
    	
    	/**
    	 * 消息端 消费消息
    	 */
    	public synchronized void accept() {
    		//判断通道是否有消息
    		if (init_capacity>0) {  //通道有消息
    			 //弹出消息
    			 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":消费消息:"+" 库存容量:"+(--init_capacity));
    			//消费完唤醒生产者 生产消息
    		    notifyAll();
    		}else {           //通道无消息
    			try {
    				System.out.println("库存不足,等待生产者生产消息...");
    				//等待消费
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    
    }
    

    Producer生产者

    package com.java.test;
    
    /**
     * 生产者
     * @author jiajie
     *
     */
    public class Producer implements Runnable{
    	private MiddlewareChannel middlewareChannel;
    	private String threadName;
    	private String message;
    	
    
    	/**
    	 * 构造通道类
    	 * @param middlewareChannel
    	 */
    	public Producer(MiddlewareChannel middlewareChannel) {
    		this.middlewareChannel = middlewareChannel;
    	}
    
    	/**
    	 * 生产消息
    	 */
    	@Override
    	public void run() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    //		while (true) {
    //			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    //			middlewareChannel.send(message);
    //		}
    		
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
    //			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    			middlewareChannel.send();
    		}
    	}
    	
    	
    }
    

    Conumer消费者 

    package com.java.test;
    
    import javax.sound.midi.MidiChannel;
    
    /**
     * 消费者
     * @author jiajie
     *
     */
    public class Conumer implements Runnable{
    	private MiddlewareChannel middlewareChannel;
    
    	public Conumer(MiddlewareChannel middlewareChannel) {
    		
    		this.middlewareChannel = middlewareChannel;
    	
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		while (true) {
    //			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    			middlewareChannel.accept();
    		}
    	
    	}
    	
    }
    

     

    测试

    package com.java.test;
    
    public class ClientTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		//创建消息通道
    		MiddlewareChannel middlewareChannel = new MiddlewareChannel();
    		
    		
    		//创建消息消费者
    		Conumer conumer1 = new Conumer(middlewareChannel);
    		new Thread(conumer1,"消费者1").start();
    		
    //		//创建消息消费者
    //		Conumer conumer2 = new Conumer(middlewareChannel);
    //		new Thread(conumer2, "消费者2").start();
    		
    		//创建消息生产者1
    		Producer producer1 = new Producer(middlewareChannel);
    		new Thread(producer1,"生产者1").start();
    		
    //		//创建消息生产者2
    //		Producer producer2 = new Producer(middlewareChannel, "我爱加班");
    //		new Thread(producer2,"生产者2").start();
    		
    		
    	}
    
    }
    

     

    展开全文
  • 上篇中已经介绍了wait()、notify()、notifyAll()是对象的方法,再补充一下,既然wait交出的是对象的控制权,notify唤醒的是等待这个对象控制权的线程,那么在使用的时候wait和notify需要注意多个线程抢夺释放的是...

    写在前面:各位看到此博客的小伙伴,如有不对的地方请及时通过私信我或者评论此博客的方式指出,以免误人子弟。多谢!  

    实现生产者消费者模型

    1.创建生产者类

    public class Producer implements Runnable{
    
        private List<Integer> container;
    
        public Producer(List<Integer> container){
            this.container = container;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true){
                    produce();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public void produce() throws InterruptedException{
            synchronized (container) {
                while(container.size() == 5){
                    System.out.println("11111111111111111111");
                    container.wait();
                }
                Integer p = new Random().nextInt(10);
                Thread.sleep(1000);
                container.add(p);
                System.out.println("生产产品:" + p);
                container.notifyAll();
            }
        }
    }

      新建一个生产者类,container模拟容器大小,当container长度为5时就停止生产进入等待状态,并且会打印111111111这段话,当容器不满的时候会持续生产,生产的同时消费者也同时消费容器中的数据。

    2.创建消费者类

    public class Consumer implements Runnable{
    
        private List<Integer> container;
    
        public Consumer(List<Integer> container){
            this.container = container;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true){
                    consume();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        private void consume() throws InterruptedException{
            synchronized (container){
                while (container.isEmpty()){
                    System.out.println("2222222222222222222");
                    container.wait();
                }
                Thread.sleep(1000);
                Integer product = container.remove(0);
                System.out.println("消费产品:" + product);
                container.notifyAll();
            }
        }
    }

      消费者类跟生产者差不多,container模拟容器大小,当container中的数据都消费完为空时就停止消费进入等待状态,并且会打印2222这段话,当容器不为空的时候会持续消费,消费的同时生产者也同时生产。

    3.创建测试类测试

    public static void main(String[] args) {
            List<Integer> container = new ArrayList<>();
    
            Thread producer = new Thread(new Producer(container));
            producer.start();
    
            Thread consumer = new Thread(new Consumer(container));
            consumer.start();
    
    
    }

        初始化一个容器给生产者用来存储生产的产品,消费者消费也是从这个容器中消费,启动后控制台打印如下:

    为了更好的测试效果,可以启动多个生产者线程。

    看网上介绍wait notify的时候除了用来实现生产者消费者模型,还提到过交替打印,也就是两个线程交替执行,

    其实生产者消费者模型跟交替打印是一样的,也是生产者和消费者线程交替的执行的一种,只不过因为有容器容量的限制,不能达到真正的两个线程交替执行的效果。

    上篇中已经介绍了wait()、notify()、notifyAll()是对象的方法,再补充一下,既然wait交出的是对象的控制权,notify唤醒的是等待这个对象控制权的线程,那么在使用的时候wait和notify需要注意多个线程抢夺和释放的是同一对象的控制权,synchronized锁的是同一对象。

    补充一下交替打印的代码:

    public static void main(String[] args) {
            List list1 = Arrays.asList(1,3,5,7,9);
            List list2 = Arrays.asList(2,4,6,8,10);
            Object obj = new Object();
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int i = 0; i < list1.size(); i++) {
                        synchronized (obj){
                            System.out.println(list1.get(i));
                            obj.notify();
                            try {
                                obj.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }
                }
            }).start();
    
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < list2.size(); j++) {
                        synchronized (obj){
                            System.out.println(list2.get(j));
                            obj.notify();
                            try {
                                obj.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }
                }
            }).start();
    
        }

    如上:两个线程分别遍历两个集合,实现交替打印,最终打印的结果为 1,2,3.。。9.10;注意这个obj就是让两个线程操作的是同一个对象,有的地方把obj叫做是synchronized的监视器。

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空空如也

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wait和notify的使用场景