java等待唤醒机制的原理及使用

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读完本文你将get到以下几点：

循环等待带来什么样的问题  

用等待唤醒机制优化循环等待  

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：

点餐  窗口等待出餐  就餐

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，这显然时不合理的，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：

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时任意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，而返回的前提时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，单位时毫秒。

2.3 用等待唤醒机制优化循环等待

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

/** * 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。

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。

感谢各位的阅读，以上就是“java等待唤醒机制的原理及使用”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对java等待唤醒机制的原理及使用这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！