为什么有等待-通知机制？
首先，设想这样一种场景：一个线程的执行需要满足某些条件，当条件不满足时就通过一个循环不断尝试，直到条件满足。
这个场景下存在一个明显的缺点，就是线程不断地尝试获取所需的条件，这个循环的过程会白白浪费CPU资源，降低系统性能。
等待-通知机制是一种优化策略，其核心思想就是：当线程所需条件不满足时，就阻塞该线程，之后当条件满足时再通知线程，以此提高硬件资源的利用率
Java 中的实现
在 Java 中实现等待-通知机制，一种经典的做法是使用 synchronized + wait() + notify() / notifyAll()
我们可以通过一个经典的面试题来讲解这种用法：
请使用等待-通知机制实现两个线程交替打印 1~100
这个问题的解法有很多，我这里展示一下我自己的方法：
public class AlternatelyPrint {
private int curNum = 0;
synchronized void printNum(int n) {
// 用 n - curNum 判断是否轮到当前打印数字
while (n - curNum != 1) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":\t" + n);
curNum += 1;
notifyAll();
}
public static void main(String[] args) {
AlternatelyPrint alternatelyPrint = new AlternatelyPrint();
// OddThread 打印奇数
new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 100; i += 2) {
alternatelyPrint.printNum(i);
}
}, "OddThread").start();
// EvenThread 打印偶数
new Thread(() -> {
for (int i = 2; i <= 100; i += 2) {
alternatelyPrint.printNum(i);
}
}, "EvenThread").start();
}
}
这段代码创建了两个线程 oddThread 和 evenThread 它们分别负责输出 1~100 之间的奇数和偶数。
AlternatelyPrint 中的 curNum 是共享变量，用于记录当前整个程序输出的位置，随着两个线程的交替输出，curNum 会随之递增
printNum() 为同步方法，每次只允许一个线程进入。在进入方法时线程首先通过 n - curNum 来判断当前是否轮到自己输出，如果不是则调用 wait() 将自己阻塞并且解锁释放资源，让其他线程来执行；如果是则正常执行方法，执行完成后调用 notifyAll 通知等待队列中正在等待的线程来执行。
其实，如果你熟悉操作系统的话应该知道，Java 中 synchronized 其实就是操作系统中管程的一种实现，synchronized 属于 Java 语言层面的管程实现。但是它的使用不灵活，而且效率较低，因此 JDK 中提供了更加灵活，更加高效的管程实现 Lock 和 Condition
Lock & Condition 的优势
- 支持公平锁与非公平锁
- 支持中断响应、超时、非阻塞式获取锁
- 支持关联多个条件队列
Tips
1. 总是在 synchronized 内部调用 wait() + notify() + notifyAll()
阻塞与唤醒线程的前提一定是必须先持有互斥锁，有锁我们才有权利决定是否释放共享资源。其次还要注意，必须清楚当前的互斥锁的对象是谁，即 synchronized 锁的范围是什么，默认如果不加指定的话就是 this 对象，如果试图在 synchronized 锁定的范围外调用阻塞或唤醒方法，将会导致 java.lang.IllegalMonitorStateException
2. 总是在循环内使用 wait()
官方在 Object.wait() 的注释中给出了这样的建议。因为如果不适用循环可能会导致虚假唤醒的问题。notify() 和 notifyAll() 只会告诉被阻塞的线程它所需要的条件曾经满足过，而被通知线程的执行时间点和通知的时间点基本上不会重合，所以当线程执行的时候，很可能条件已经不满足了（保不齐有其他线程插队）。当被阻塞线程被唤醒后，是从 wait() 方法之后开始继续运行的，如果此时已经被其他线程插队而导致条件不满足，将会导致程序执行出错。
3. 尽量使用 notifyAll()
notify() 会随机地通知等待队列中的一个线程，而 notifyAll() 会通知等待队列中的所有线程。因为 notify() 是随机唤醒一个线程的，因此可能会导致某个线程一直得不到唤醒的情况。建议当满足以下三个条件时使用 notify():
- 所有等待线程拥有相同的等待条件
- 所有等待线程被唤醒后，执行相同的操作
- 只需要唤醒一个线程
这篇文章是我学习王宝令老师讲授的《Java并发编程实战》的笔记和总结
微信支付
支付宝
