java同步原理

生产者与消费者问题。

概念

在 Java 中可以用 wait、notify 和 notifyAll 来实现线程间的通信。
obj.wait()方法使本线程挂起，并释放obj对象的monitor，只有其他线程调用obj对象的notify()或notifyAll()时，才可以被唤醒。obj.notifyAll()方法唤醒所有阻塞在obj对象上的沉睡线程，然后被唤醒的众多线程竞争obj对象的monitor占有权，最终得到的那个线程会继续执行下去，但其他线程继续等待。obj.notify()方法是随机唤醒一个沉睡线程。

  • wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用。

  • 永远在循环(while) 里调用 wait和notify，不是在If语句,循环会在线程睡眠前后都检查wait的条件，并在条件实际上并未改变的情况下处理唤醒通知。

  • 任何一个时刻，对象的控制权（monitor）只能被一个线程拥有。

  • 无论是执行对象的wait、notify还是notifyAll方法，必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权（monitor）

  • 希望上锁的对象就应该被synchronized，即那个在多个线程间被共享的对象。

过程

  • 对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。
  • 对象调用了notify就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程，使其获得对象的控制权，继续运行。
  • 对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程进入线程竞争队列。

获取对象控制权方法

  1. 执行对象的某个同步实例方法。
  2. 执行对象对应类的同步静态方法。
  3. 执行对该对象加同步锁的同步块。

wait 与 sleep 区别

  1. sleep()方法是Thread类的静态方法，仅仅为了让一个线程自身获得一段沉睡时间。sleep可以在任何地方使用。
  2. wait()方法是object类的方法，解决的问题是线程间的同步。

注意：线程调用notify()之后，只有该线程完全从 synchronized代码里面执行完毕后，monitor才会被释放，被唤醒线程才可以真正得到执行权。

同步的实例：多个生产者与消费者问题

  1. 定义生产者Runnable
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public void run() {
     while(true) {
         synchronized (queue) {//存放Student队列
             while (queue.size() == MaxSize) {//队列满则wait 用while 不用if
                 System.out.println("queue is full "+name);
                 try {
                     queue.wait();//为满让出控制权
                 } catch (InterruptedException e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
             int age = (new Random().nextInt()) % 100;
             Student s = new Student(age, "student" + age);
             queue.add(s);
             System.out.println(name+"  add : " + s);
             try {
                 Thread.sleep(500);//便于观察
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             queue.notifyAll();//通知消费者取走
         }
     }
 }
  1. 消费者Runnable
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public void run() {
      while (true) {
          synchronized (queue) {
              while (queue.isEmpty()) {
                  System.out.println("queue is empty, "+name);
                  try {
                      queue.wait();//为空wait,让出控制权
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
              System.out.println(name+" consume :" + queue.remove());//取走
              try {
                  Thread.sleep(500);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              queue.notifyAll();
          }
      }
  }

  1. 调用

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    public static void main(String[] args) {
        Queue<Student> queue = new LinkedList<>();
        new Thread(new Prunnable(queue,"P1")).start();
        new Thread(new Crunnable(queue,"C1")).start();
        new Thread(new Prunnable(queue,"P2")).start();
        new Thread(new Crunnable(queue,"C2")).start();
        new Thread(new Prunnable(queue,"P3")).start();
        new Thread(new Crunnable(queue,"C3")).start();
        new Thread(new Prunnable(queue,"P4")).start();
        new Thread(new Crunnable(queue,"C4")).start();
    }