ICode9

精准搜索请尝试: 精确搜索
首页 > 编程语言> 文章详细

Java中的等待唤醒机制—至少50%的工程师还没掌握!

2019-12-16 09:56:15  阅读:211  来源: 互联网

标签:Java 等待 50% 线程 println out 唤醒 wait


摘自:https://www.cnblogs.com/liqiangchn/p/12038007.html

Java中的等待唤醒机制—至少50%的工程师还没掌握!

 

这是一篇走心的填坑笔记,自学Java的几年总是在不断学习新的技术,一路走来发现自己踩坑无数,而填上的坑却屈指可数。突然发现,有时候真的不是几年工作经验的问题,有些东西即使工作十年,没有用心去学习过也不过是一个10年大坑罢了(真实感受)。

刚开始接触多线程时,就知道有等待/唤醒这个东西,写过一个demo就再也没有看过了,至于它到底是个什么东西,或者说它能解决什么样的问题,估计大多数人和我一样都是模棱两可。这次笔者就尝试带你搞懂等待/唤醒机制,读完本文你将get到以下几点:

  1. 循环等待带来什么样的问题
  2. 用等待唤醒机制优化循环等待
  3. 等待唤醒机制中的被忽略的细节

一,循环等待问题#

假设今天要发工资,强老板要去吃一顿好的,整个就餐流程可以分为以下几个步骤:

  1. 点餐
  2. 窗口等待出餐
  3. 就餐
Copy
  public static void main(String[] args) {
     // 是否还有包子
        AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();
        
        // 包子铺老板
        new Thread(() -> {
            try {
                // 一直循环查看是否还有包子
                while (true) {
                    if (hasBun.get()) {
                        System.out.println("老板:检查一下是否还剩下包子...");
                        Thread.sleep(3000);
                    } else {
                        System.out.println("老板:没有包子了, 马上开始制作...");
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("老板:包子出锅咯....");
                        hasBun.set(true);
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();


        new Thread(() -> {
            System.out.println("小强:我要买包子...");
            try {
                // 每隔一段时间询问是否完成
                while (!hasBun.get()) {
                    System.out.println("小强:包子咋还没做好呢~");
                    Thread.sleep(3000);
                }
                System.out.println("小强:终于吃上包子了....");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }

在上文代码中存在一个很大的问题,就是老板需要不断的去检查是否还有包子,而客户则需要隔一段时间去看催一下老板,这显然是不合理的,这就是典型的循环等待问题。

这种问题的代码中通常是如下这种模式:

Copy
   while (条件不满足) {
       Thread.sleep(3000);
   }
   doSomething();

对应到计算机中,则暴露了一个问题:不断通过轮询机制来检测条件是否成立, 如果轮询时间过小则会浪费CPU资源,如果间隔过大,又导致不能及时获取想要的资源。

二,等待/唤醒机制#

为了解决循环等待消耗CPU以及信息及时性问题,Java中提供了等待唤醒机制。通俗来讲就是由主动变为被动, 当条件成立时,主动通知对应的线程,而不是让线程本身来询问。

2.1 基本概念#

等待/唤醒机制,又叫等待通知(笔者更喜欢叫唤醒而非通知),是指线程A调用了对象O的wait()方法进入了等待状态,而另一个线程调用了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。

上诉过程是通过对象O,使得线程A和线程B之间进行通信, 在线程中调用了对象O的wait()方法后线程久进入了阻塞状态,而在其他线程中对象O调用notify()或notifyAll方法时,则会唤醒对应的阻塞线程。

2.2 基本API#

等待/唤醒机制的相关方法是任意Java对象具备的,因为这些方法被定义在所有Java对象的超类Object中。

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取到对象的锁

notifyAll: 通知所有等待在该对象上的线程

wait: 调用此方法的线程进入阻塞等待状态,只有等待另外线程的通知或者被中断才会返回,调用wait方法会释放对象的锁

wait(long) : 等待超过一段时间没有被唤醒就超时自动返回,单位是毫秒。

2.3 用等待唤醒机制优化循环等待#

Copy
public static void main(String[] args) {
   // 是否还有包子
        AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();
        // 锁对象
        Object lockObject = new Object();

        // 包子铺老板
        new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (lockObject) {
                        if (hasBun.get()) {
                            System.out.println("老板:包子够卖了,打一把王者荣耀");
                            lockObject.wait(); 
                        } else {
                            System.out.println("老板:没有包子了, 马上开始制作...");
                            Thread.sleep(3000);
                            System.out.println("老板:包子出锅咯....");
                            hasBun.set(true);
                            // 通知等待的食客
                            lockObject.notifyAll();
                        }
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();


        new Thread(() -> {
            System.out.println("小强:我要买包子...");
            try {
                synchronized (lockObject) {
                    if (!hasBun.get()) {
                        System.out.println("小强:看一下有没有做好, 看公众号cruder有没有新文章");
                        lockObject.wait(); 
                    } else {
                        System.out.println("小强:包子终于做好了,我要吃光它们....");
                        hasBun.set(false);
                        lockObject.notifyAll();
                        System.out.println("小强:一口气把店里包子吃光了, 快快乐乐去板砖了~~");
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
 }

上述流程,减少了轮询检查的操作,并且线程调用wait()方法后,会释放锁,不会消耗CPU资源,进而提高了程序的性能。

三,等待唤醒机制的基本范式#

等待、唤醒是线程间通信的手段之一,用来协调多个线程操作同一个数据源。实际应用中通常用来优化循环等待的问题,针对等待方和通知方,可以提炼出如下的经典范式。

需要注意的是,在等待方执行的逻辑中,一定要用while循环来判断等待条件,因为执行notify/notifyAll方法时只是让等待线程从wait方法返回,而非重新进入临界区

Copy
/**
 * 等待方执行的逻辑
 * 1. 获取对象的锁
 * 2. 检查条件,如果条件不满足,调用对象的wait方法,被通知后重新检查条件
 * 3. 条件满足则执行对应的逻辑
 */
synchronized(对象){
    while(条件不满足){
        对象.wait()
    }
    doSomething();
}
/**
 * !! 通知方执行的逻辑
 * 1. 获取对象的锁
 * 2. 改变条件
 * 3. 通知(所有)等待在对象上的线程
 */
synchronized(对象){
    条件改变
    对象.notify();
}

这个编程范式通常是针对典型的通知方和等待方,有时双方可能具有双重身份,即使等待方又是通知方,正如我们上文中的案例一样。

四,notify/notifyAll不释放锁#

相信这个问题有半数工程师都不知道,当执行wait()方法,锁自动被释放;但执行完notify()方法后,锁不会释放,而是要执行notify()方法所在的synchronized代码块后才会释放。这一点很重要,也是很多工程师容易忽略的地方。

Copy
lockObject.notifyAll();
System.out.println("小强:一口气把店里包子吃光了, 快快乐乐去板砖了~~");

案例代码中,故意设置成先notifyAll,然后在打印;上文图中的结果也印证了了我们的描述,感兴趣的小伙伴可以动手执行一下案例代码哦。

五,等待、唤醒必须先获取锁#

在等待、唤醒编程范式中的wait,notify,notifyAll方法往往不能直接调用, 需要在获取锁之后的临界区执行

并且只能唤醒等待在同一把锁上的线程。

当线程调用wait方法时会被加入到一个等待队列,当执行notify时会唤醒队列中第一个等待线程(等待时间最长的线程),而调用notifyAll时则会唤醒等待线程中所有的等待线程。

六,sleep不释放锁 而wait 释放#

在用等待唤醒机制优化循环等待的过程中,有一个重要的特征就是原本的sleep()方法用wait()方法取代,他们的最大的区别在于wait方法会释放锁,而sleep不会,除此之外,还有个重要的区别,sleep是Thread的方法,可以在任意地方执行;而wait是Object对象的方法,必须在synchronized代码块中执行。

作者: 浪人~

出处:https://www.cnblogs.com/liqiangchn/p/12038007.html

版权:本文采用「署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际」知识共享许可协议进行许可。

 

  分类: 【java基础】

标签:Java,等待,50%,线程,println,out,唤醒,wait
来源: https://www.cnblogs.com/xichji/p/12047546.html

本站声明: 1. iCode9 技术分享网(下文简称本站)提供的所有内容,仅供技术学习、探讨和分享;
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
3. 关于本站的所有言论和文字,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
4. 本站文章均是网友提供,不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属;如您发现该文章侵犯了您的权益,可联系我们第一时间进行删除;
5. 本站为非盈利性的个人网站,所有内容不会用来进行牟利,也不会利用任何形式的广告来间接获益,纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

专注分享技术,共同学习,共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有