java等待喚醒機制的原理及使用

這篇文章主要講解了“java等待喚醒機制的原理及使用”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“java等待喚醒機制的原理及使用”吧！

讀完本文你將get到以下幾點：

循環等待帶來什么樣的問題  

用等待喚醒機制優化循環等待  

等待喚醒機制中的被忽略的細節

一,循環等待問題

假設今天要發工資，強老板要去吃一頓好的，整個就餐流程可以分為以下幾個步驟：

點餐  窗口等待出餐  就餐

public static void main(String[] args) {   // 是否還有包子    AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();        // 包子鋪老板    new Thread(() -> {      try {        // 一直循環查看是否還有包子        while (true) {          if (hasBun.get()) {            System.out.println("老板：檢查一下是否還剩下包子...");            Thread.sleep(3000);          } else {            System.out.println("老板：沒有包子了, 馬上開始制作...");            Thread.sleep(1000);            System.out.println("老板：包子出鍋咯....");            hasBun.set(true);          }        }      } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }    }).start();    new Thread(() -> {      System.out.println("小強：我要買包子...");      try {        // 每隔一段時間詢問是否完成        while (!hasBun.get()) {          System.out.println("小強：包子咋還沒做好呢~");          Thread.sleep(3000);        }        System.out.println("小強：終于吃上包子了....");      } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }    }).start();  }

在上文代碼中存在一個很大的問題，就是老板需要不斷的去檢查是否還有包子，而客戶則需要隔一段時間去看催一下老板，這顯然時不合理的，這就是典型的循環等待問題。

這種問題的代碼中通常是如下這種模式：

while (條件不滿足) {    Thread.sleep(3000);  }  doSomething();

對應到計算機中，則暴露了一個問題：不斷通過輪詢機制來檢測條件是否成立， 如果輪詢時間過小則會浪費CPU資源，如果間隔過大，又導致不能及時獲取想要的資源。

二，等待/喚醒機制

為了解決循環等待消耗CPU以及信息及時性問題，Java中提供了等待喚醒機制。通俗來講就是由主動變為被動， 當條件成立時，主動通知對應的線程，而不是讓線程本身來詢問。

2.1 基本概念

等待/喚醒機制，又叫等待通知（筆者更喜歡叫喚醒而非通知），是指線程A調用了對象O的wait()方法進入了等待狀態，而另一個線程調用了O的notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從對象O的wait()方法返回，進而執行后續操作。

上訴過程是通過對象O，使得線程A和線程B之間進行通信, 在線程中調用了對象O的wait()方法后線程久進入了阻塞狀態，而在其他線程中對象O調用notify()或notifyAll方法時，則會喚醒對應的阻塞線程。

2.2 基本API

等待/喚醒機制的相關方法時任意Java對象具備的，因為這些方法被定義在所有Java對象的超類Object中。

notify： 通知一個在對象上等待的線程，使其從wait()方法返回，而返回的前提時該線程獲取到對象的鎖

notifyAll: 通知所有等待在該對象上的線程

wait: 調用此方法的線程進入阻塞等待狀態，只有等待另外線程的通知或者被中斷才會返回，調用wait方法會釋放對象的鎖

wait(long) : 等待超過一段時間沒有被喚醒就超時自動返回，單位時毫秒。

2.3 用等待喚醒機制優化循環等待

public static void main(String[] args) {  // 是否還有包子    AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean();    // 鎖對象    Object lockObject = new Object();    // 包子鋪老板    new Thread(() -> {      try {        while (true) {          synchronized (lockObject) {            if (hasBun.get()) {              System.out.println("老板：包子夠賣了，打一把王者榮耀");              lockObject.wait();             } else {              System.out.println("老板：沒有包子了, 馬上開始制作...");              Thread.sleep(3000);              System.out.println("老板：包子出鍋咯....");              hasBun.set(true);              // 通知等待的食客              lockObject.notifyAll();            }          }        }      } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }    }).start();    new Thread(() -> {      System.out.println("小強：我要買包子...");      try {        synchronized (lockObject) {          if (!hasBun.get()) {            System.out.println("小強：看一下有沒有做好， 看公眾號cruder有沒有新文章");            lockObject.wait();           } else {            System.out.println("小強：包子終于做好了，我要吃光它們....");            hasBun.set(false);            lockObject.notifyAll();            System.out.println("小強：一口氣把店里包子吃光了， 快快樂樂去板磚了~~");          }        }      } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }    }).start(); }

上述流程，減少了輪詢檢查的操作，并且線程調用wait()方法后，會釋放鎖，不會消耗CPU資源，進而提高了程序的性能。

三，等待喚醒機制的基本范式

等待、喚醒是線程間通信的手段之一，用來協調多個線程操作同一個數據源。實際應用中通常用來優化循環等待的問題，針對等待方和通知方，可以提煉出如下的經典范式。

需要注意的是，在等待方執行的邏輯中，一定要用while循環來判斷等待條件，因為執行notify/notifyAll方法時只是讓等待線程從wait方法返回，而非重新進入臨界區

/** * 等待方執行的邏輯 * 1. 獲取對象的鎖 * 2. 檢查條件，如果條件不滿足，調用對象的wait方法，被通知后重新檢查條件 * 3. 條件滿足則執行對應的邏輯 */synchronized(對象){  while(條件不滿足){    對象.wait()  }  doSomething();}/** * ！！ 通知方執行的邏輯 * 1. 獲取對象的鎖 * 2. 改變條件 * 3. 通知(所有)等待在對象上的線程 */synchronized(對象){  條件改變  對象.notify();}

這個編程范式通常是針對典型的通知方和等待方，有時雙方可能具有雙重身份，即使等待方又是通知方，正如我們上文中的案例一樣。

四，notify/notifyAll不釋放鎖

相信這個問題有半數工程師都不知道，當執行wait()方法，鎖自動被釋放；但執行完notify()方法后，鎖不會釋放，而是要執行notify()方法所在的synchronized代碼塊后才會釋放。這一點很重要，也是很多工程師容易忽略的地方。

lockObject.notifyAll();System.out.println("小強：一口氣把店里包子吃光了， 快快樂樂去板磚了~~");

案例代碼中，故意設置成先notifyAll，然后在打印；上文圖中的結果也印證了了我們的描述，感興趣的小伙伴可以動手執行一下案例代碼哦。

五，等待、喚醒必須先獲取鎖

在等待、喚醒編程范式中的wait，notify，notifyAll方法往往不能直接調用， 需要在獲取鎖之后的臨界區執行

并且只能喚醒等待在同一把鎖上的線程。

當線程調用wait方法時會被加入到一個等待隊列，當執行notify時會喚醒隊列中第一個等待線程(等待時間最長的線程)，而調用notifyAll時則會喚醒等待線程中所有的等待線程。

六，sleep不釋放鎖 而wait 釋放#

在用等待喚醒機制優化循環等待的過程中，有一個重要的特征就是原本的sleep()方法用wait()方法取代，他們的最大的區別在于wait方法會釋放鎖，而sleep不會，除此之外，還有個重要的區別，sleep是Thread的方法，可以在任意地方執行；而wait是Object對象的方法，必須在synchronized代碼塊中執行。

感謝各位的閱讀，以上就是“java等待喚醒機制的原理及使用”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對java等待喚醒機制的原理及使用這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！