JAVA wait(), notify(),sleep详解(转)

在JAVA中,是没有类似于PV操作、进程互斥等相干的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的,需要说明的是,JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的互斥内存块,在JAVA中的Object类型中,都是带有1个内存锁的,在有线程获得该内存锁后,其它线程没法访问该内存,从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理,就可以理解为何synchronized(this)与synchronized(static XXX)的区分了,synchronized就是针对内存区块申请内存锁,this关键字代表类的1个对象,所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作,而static成员属于类专有,其内存空间为该类所有成员共有,这就致使synchronized()对static成员加锁,相当于对类加锁,也就是在该类的所有成员间实现互斥,在同1时间只有1个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥,明白这些基本就已够了。但如果需要在线程间相互唤醒的话就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。

Obj.wait(),与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)1起使用,也就是wait,与notify是针对已获得了Obj锁进行操作,从语法角度来讲就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){…}语句块内。从功能上来讲wait就是说线程在获得对象锁后,主动释放对象锁,同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获得对象锁,并继续履行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有1点需要注意的是notify()调用后,其实不是马上就释放对象锁的,而是在相应的synchronized(){}语句块履行结束,自动释放锁后,JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取1线程,赋予其对象锁,唤醒线程,继续履行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()2者都可以暂停当前线程,释放CPU控制权,主要的区分在于Object.wait()在释放CPU同时,释放了对象锁的控制。

单单在概念上理解清楚了还不够,需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait(),Object.notify()的利用最经典的例子,应当是3线程打印ABC的问题了吧,这是1道比较经典的面试题,题目要求以下:

建立3个线程,A线程打印10次A,B线程打印10次B,C线程打印10次C,要求线程同时运行,交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait(),notify()就能够很方便的解决。代码以下:

[java] view plain copy

public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {

private String name;
private Object prev;
private Object self;

private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
this.name = name;
this.prev = prev;
this.self = self;
}

@Override
public void run() {
int count = 10;
while (count > 0) {
synchronized (prev) {
synchronized (self) {
System.out.print(name);
count--;

self.notify();
}
try {
prev.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
Object a = new Object();
Object b = new Object();
Object c = new Object();
MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);

new Thread(pa).start();
new Thread(pb).start();
new Thread(pc).start();
}
}

先来解释1下其整体思路,从大的方向上来说,该问题为3线程间的同步唤醒操作,主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环履行3个线程。为了控制线程履行的顺序,那末就必须要肯定唤醒、等待的顺序,所以每个线程必须同时持有两个对象锁,才能继续履行。1个对象锁是prev,就是前1个线程所持有的对象锁。还有1个就是本身对象锁。主要的思想就是,为了控制履行的顺序,必须要先持有prev锁,也就前1个线程要释放本身对象锁,再去申请本身对象锁,二者兼备时打印,以后首先调用self.notify()释放本身对象锁,唤醒下1个等待线程,再调用prev.wait()释放prev对象锁,终止当前线程,等待循环结束后再次被唤醒。运行上述代码,可以发现3个线程循环打印ABC,共10次。程序运行的主要进程就是A线程最早运行,持有C,A对象锁,后释放A,C锁,唤醒B。线程B等待A锁,再申请B锁,后打印B,再释放B,A锁,唤醒C,线程C等待B锁,再申请C锁,后打印C,再释放C,B锁,唤醒A。看起来仿佛没甚么问题,但如果你仔细想1下,就会发现有问题,就是初始条件,3个线程依照A,B,C的顺序来启动,依照前面的思考,A唤醒B,B唤醒C,C再唤醒A。但是这类假定依赖于JVM中线程调度、履行的顺序。具体来讲就是,在main主线程启动ThreadA后,需要在ThreadA履行完,在prev.wait()等待时,再切回线程启动ThreadB,ThreadB履行完,在prev.wait()等待时,再切回主线程,启动ThreadC,只有JVM依照这个线程运行顺序履行,才能保证输出的结果是正确的。而这依赖于JVM的具体实现。斟酌1种情况,以下:如果主线程在启动A后,履行A,进程中又切回主线程,启动了ThreadB,ThreadC,以后,由于A线程还没有释放self.notify,也就是B需要在synchronized(prev)处等待,而这时候C却调用synchronized(prev)获得了对b的对象锁。这样,在A调用完后,同时ThreadB获得了prev也就是a的对象锁,ThreadC的履行条件就已满足了,会打印C,以后释放c,及b的对象锁,这时候ThreadB具有了运行条件,会打印B,也就是循环变成了ACBACB了。这类情况,可以通过在run中主动释放CPU,来进行摹拟。代码以下:

public void run() {
int count = 10;
while (count > 0) {
synchronized (prev) {
synchronized (self) {
System.out.print(name);
count--;
try{
Thread.sleep(1);
}
catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}

self.notify();
}
try {
prev.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}
}

运行后的打印结果就变成了ACBACB了。为了不这类与JVM调度有关的不肯定性。需要让A,B,C3个线程以肯定的顺序启动,终究代码以下:


public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {

private String name;
private Object prev;
private Object self;

private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
this.name = name;
this.prev = prev;
this.self = self;
}

@Override
public void run() {
int count = 10;
while (count > 0) {
synchronized (prev) {
synchronized (self) {
System.out.print(name);
count--;
try{
Thread.sleep(1);
}
catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}

self.notify();
}
try {
prev.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
Object a = new Object();
Object b = new Object();
Object c = new Object();
MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);

new Thread(pa).start();
Thread.sleep(10);
new Thread(pb).start();
Thread.sleep(10);
new Thread(pc).start();
Thread.sleep(10);
}
}

这样才可以完善的解决该问题。通过这个例子也是想说明1下,很多理论、概念如Obj.wait(),Obj.notify()等,理解起来,比较简单,但是在实际的利用当中,这里却是常常出现问题的地方。需要更加深入的理解。并在解决问题的进程中不断加深对概念的掌握

转于http://blog.csdn.net/zyplus

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