[Java并發編程：線程間協作的兩種方式：wait、notify、notifyAll和Condition](http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html) [TOC=1,3] 在前面我們將了很多關于同步的問題，然而在現實中，需要線程之間的協作。比如說最經典的生產者-消費者模型：當隊列滿時，生產者需要等待隊列有空間才能繼續往里面放入商品，而在等待的期間內，生產者必須釋放對臨界資源（即隊列）的占用權。因為生產者如果不釋放對臨界資源的占用權，那么消費者就無法消費隊列中的商品，就不會讓隊列有空間，那么生產者就會一直無限等待下去。因此，一般情況下，當隊列滿時，會讓生產者交出對臨界資源的占用權，并進入掛起狀態。然后等待消費者消費了商品，然后消費者通知生產者隊列有空間了。同樣地，當隊列空時，消費者也必須等待，等待生產者通知它隊列中有商品了。這種互相通信的過程就是線程間的協作。 　　今天我們就來探討一下Java中線程協作的最常見的兩種方式：利用Object.wait()、Object.notify()和使用Condition 　　以下是本文目錄大綱： 　　一.wait()、notify()和notifyAll() 　　二.Condition 　　三.生產者-消費者模型的實現 　　若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正。 　　請尊重作者勞動成果，轉載請標明原文鏈接： 　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html ## 一.wait()、notify()和notifyAll() 　　wait()、notify()和notifyAll()是Object類中的方法： ~~~ /** * Wakes up a single thread that is waiting on this object's * monitor. If any threads are waiting on this object, one of them * is chosen to be awakened. The choice is arbitrary and occurs at * the discretion of the implementation. A thread waits on an object's * monitor by calling one of the wait methods */ public final native void notify(); /** * Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. A * thread waits on an object's monitor by calling one of the * wait methods. */ public final native void notifyAll(); /** * Causes the current thread to wait until either another thread invokes the * {@link java.lang.Object#notify()} method or the * {@link java.lang.Object#notifyAll()} method for this object, or a * specified amount of time has elapsed. * <p> * The current thread must own this object's monitor. */ public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; ~~~ ?　　從這三個方法的文字描述可以知道以下幾點信息： 　　1）wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，并且為final方法，無法被重寫。 　　2）調用某個對象的wait()方法能讓當前線程阻塞，并且當前線程必須擁有此對象的monitor（即鎖） 　　3）調用某個對象的notify()方法能夠喚醒一個正在等待這個對象的monitor的線程，如果有多個線程都在等待這個對象的monitor，則只能喚醒其中一個線程； 　　4）調用notifyAll()方法能夠喚醒所有正在等待這個對象的monitor的線程； 　　有朋友可能會有疑問：為何這三個不是Thread類聲明中的方法，而是Object類中聲明的方法（當然由于Thread類繼承了Object類，所以Thread也可以調用者三個方法）？其實這個問題很簡單，由于每個對象都擁有monitor（即鎖），所以讓當前線程等待某個對象的鎖，當然應該通過這個對象來操作了。而不是用當前線程來操作，因為當前線程可能會等待多個線程的鎖，如果通過線程來操作，就非常復雜了。 　　上面已經提到，如果調用某個對象的wait()方法，當前線程必須擁有這個對象的monitor（即鎖），因此調用wait()方法必須在同步塊或者同步方法中進行（synchronized塊或者synchronized方法）。 　　調用某個對象的wait()方法，相當于讓當前線程交出此對象的monitor，然后進入等待狀態，等待后續再次獲得此對象的鎖（Thread類中的sleep方法使當前線程暫停執行一段時間，從而讓其他線程有機會繼續執行，但它并不釋放對象鎖）； 　　notify()方法能夠喚醒一個正在等待該對象的monitor的線程，當有多個線程都在等待該對象的monitor的話，則只能喚醒其中一個線程，具體喚醒哪個線程則不得而知。 　　同樣地，調用某個對象的notify()方法，當前線程也必須擁有這個對象的monitor，因此調用notify()方法必須在同步塊或者同步方法中進行（synchronized塊或者synchronized方法）。 　　nofityAll()方法能夠喚醒所有正在等待該對象的monitor的線程，這一點與notify()方法是不同的。 　　這里要注意一點：notify()和notifyAll()方法只是喚醒等待該對象的monitor的線程，并不決定哪個線程能夠獲取到monitor。 　　舉個簡單的例子：假如有三個線程Thread1、Thread2和Thread3都在等待對象objectA的monitor，此時Thread4擁有對象objectA的monitor，當在Thread4中調用objectA.notify()方法之后，Thread1、Thread2和Thread3只有一個能被喚醒。注意，被喚醒不等于立刻就獲取了objectA的monitor。假若在Thread4中調用objectA.notifyAll()方法，則Thread1、Thread2和Thread3三個線程都會被喚醒，至于哪個線程接下來能夠獲取到objectA的monitor就具體依賴于操作系統的調度了。 　　上面尤其要注意一點，一個線程被喚醒不代表立即獲取了對象的monitor，只有等調用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized塊，釋放對象鎖后，其余線程才可獲得鎖執行。 下面看一個例子就明白了： ~~~ public class Test { public static Object object = new Object(); public static void main(String[] args) { Thread1 thread1 = new Thread1(); Thread2 thread2 = new Thread2(); thread1.start(); try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } thread2.start(); } static class Thread1 extends Thread{ @Override public void run() { synchronized (object) { try { object.wait(); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"獲取到了鎖"); } } } static class Thread2 extends Thread{ @Override public void run() { synchronized (object) { object.notify(); System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"調用了object.notify()"); } System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"釋放了鎖"); } } } ~~~ ?　　無論運行多少次，運行結果必定是：  ~~~ 線程Thread-1調用了object.notify() 線程Thread-1釋放了鎖 線程Thread-0獲取到了鎖 ~~~ ## 二.Condition 　　Condition是在java 1.5中才出現的，它用來替代傳統的Object的wait()、notify()實現線程間的協作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()這種方式實現線程間協作更加安全和高效。因此通常來說比較推薦使用Condition，在阻塞隊列那一篇博文中就講述到了，阻塞隊列實際上是使用了Condition來模擬線程間協作。 * Condition是個接口，基本的方法就是await()和signal()方法； * Condition依賴于Lock接口，生成一個Condition的基本代碼是lock.newCondition()? * 調用Condition的await()和signal()方法，都必須在lock保護之內，就是說必須在lock.lock()和lock.unlock之間才可以使用 　　Conditon中的await()對應Object的wait()； 　　Condition中的signal()對應Object的notify()； 　　Condition中的signalAll()對應Object的notifyAll()。 ## 三.生產者-消費者模型的實現 1.使用Object的wait()和notify()實現： ~~~ public class Test { private int queueSize = 10; private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize); public static void main(String[] args) { Test test = new Test(); Producer producer = test.new Producer(); Consumer consumer = test.new Consumer(); producer.start(); consumer.start(); } class Consumer extends Thread{ @Override public void run() { consume(); } private void consume() { while(true){ synchronized (queue) { while(queue.size() == 0){ try { System.out.println("隊列空，等待數據"); queue.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); queue.notify(); } } queue.poll(); //每次移走隊首元素 queue.notify(); System.out.println("從隊列取走一個元素，隊列剩余"+queue.size()+"個元素"); } } } } class Producer extends Thread{ @Override public void run() { produce(); } private void produce() { while(true){ synchronized (queue) { while(queue.size() == queueSize){ try { System.out.println("隊列滿，等待有空余空間"); queue.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); queue.notify(); } } queue.offer(1); //每次插入一個元素 queue.notify(); System.out.println("向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間："+(queueSize-queue.size())); } } } } } ~~~ ?2.使用Condition實現 ~~~ public class Test { private int queueSize = 10; private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize); private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition notFull = lock.newCondition(); private Condition notEmpty = lock.newCondition(); public static void main(String[] args) { Test test = new Test(); Producer producer = test.new Producer(); Consumer consumer = test.new Consumer(); producer.start(); consumer.start(); } class Consumer extends Thread{ @Override public void run() { consume(); } private void consume() { while(true){ lock.lock(); try { while(queue.size() == 0){ try { System.out.println("隊列空，等待數據"); notEmpty.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } queue.poll(); //每次移走隊首元素 notFull.signal(); System.out.println("從隊列取走一個元素，隊列剩余"+queue.size()+"個元素"); } finally{ lock.unlock(); } } } } class Producer extends Thread{ @Override public void run() { produce(); } private void produce() { while(true){ lock.lock(); try { while(queue.size() == queueSize){ try { System.out.println("隊列滿，等待有空余空間"); notFull.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } queue.offer(1); //每次插入一個元素 notEmpty.signal(); System.out.println("向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間："+(queueSize-queue.size())); } finally{ lock.unlock(); } } } } } ~~~ 　　參考資料： 　　《Java編程思想》 　　[http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17225469](http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17225469) 　　[http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7481142](http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7481142)