[转]java多线程同步
一个理解wait()与notify()的例子
原文链接：http://blog.csdn.net/xm4014/archive/2003/01/28/14714.aspx
下面是我原来在CSDN论坛上看到的一个贴子，涉及到同步,wait(),notify()等概念的理解，我试着根据原来的一些回复和Think in Java上的相关概念将wait()和notify()这两个方法剖析了一下，欢迎指教.
问题如下：
file://分析这段程序，并解释一下，着重讲讲synchronized、wait(),notify 谢谢！
class ThreadA
{
public static void main(String[] args)
{
ThreadB b=new ThreadB();
b.start();
System.out.println("b is start....");
synchronized(b)//括号里的b是什么意思,起什么作用?
{
try
{
System.out.println("Waiting for b to complete...");
b.wait();//这一句是什么意思，究竟让谁wait?
System.out.println("Completed.Now back to main thread");
}catch (InterruptedException e){}
}
System.out.println("Total is :"+b.total);
}
}
class ThreadB extends Thread
{
int total;
public void run()
{
synchronized(this)
{
System.out.println("ThreadB is running..");
for (int i=0;i<100;i++ )
{
total +=i;
System.out.println("total is "+total);
}
notify();
}
}
}
要分析这个程序,首先要理解notify()和wait(),为什么在前几天纪录线程的时候没有纪录这两个方法呢,因为这两个方法本来就不属于Thread类,而是属于最底层的object基础类的,也就是说不光是Thread，每个对象都有notify和wait的功能，为什么？因为他们是用来操纵锁的,而每个对象都有锁,锁是每个对象的基础,既然锁是基础的,那么操纵锁的方法当然也是最基础了.
再往下看之前呢,首先最好复习一下Think in Java的14.3.1中第3部分内容：等待和通知,也就是wait()和notify了.
按照Think in Java中的解释:"wait()允许我们将线程置入“睡眠”状态，同时又“积极”地等待条件发生改变.而且只有在一个notify()或notifyAll()发生变化的时候，线程才会被唤醒，并检查条件是否有变."
我们来解释一下这句话.
"wait()允许我们将线程置入“睡眠”状态",也就是说,wait也是让当前线程阻塞的,这一点和sleep或者suspend是相同的.那和sleep,suspend有什么区别呢?
区别在于"(wait)同时又“积极”地等待条件发生改变",这一点很关键,sleep和suspend无法做到.因为我们有时候需要通过同步（synchronized）的帮助来防止线程之间的冲突，而一旦使用同步,就要锁定对象，也就是获取对象锁,其它要使用该对象锁的线程都只能排队等着,等到同步方法或者同步块里的程序全部运行完才有机会.在同步方法和同步块中,无论sleep()还是suspend()都不可能自己被调用的时候解除锁定,他们都霸占着正在使用的对象锁不放.
而wait却可以,它可以让同步方法或者同步块暂时放弃对象锁,而将它暂时让给其它需要对象锁的人(这里应该是程序块,或线程)用,这意味着可在执行wait()期间调用线程对象中的其他同步方法!在其它情况下(sleep啊,suspend啊),这是不可能的.
但是注意我前面说的,只是暂时放弃对象锁,暂时给其它线程使用,我wait所在的线程还是要把这个对象锁收回来的呀.wait什么?就是wait别人用完了还给我啊！
好,那怎么把对象锁收回来呢?
第一种方法,限定借出去的时间.在wait()中设置参数,比如wait(1000),以毫秒为单位,就表明我只借出去1秒中,一秒钟之后,我自动收回.
第二种方法,让借出去的人通知我,他用完了,要还给我了.这时,我马上就收回来.哎,假如我设了1小时之后收回,别人只用了半小时就完了,那怎么办呢?靠!当然用完了就收回了,还管我设的是多长时间啊.
那么别人怎么通知我呢?相信大家都可以想到了,notify(),这就是最后一句话"而且只有在一个notify()或notifyAll()发生变化的时候，线程才会被唤醒"的意思了.
因此,我们可将一个wait()和notify()置入任何同步方法或同步块内部，无论在那个类里是否准备进行涉及线程的处理。而且实际上,我们也只能在同步方法或者同步块里面调用wait()和notify().
这个时候我们来解释上面的程序,简直是易如反掌了.
synchronized(b){...}；的意思是定义一个同步块,使用b作为资源锁。b.wait();的意思是临时释放锁，并阻塞当前线程,好让其他使用同一把锁的线程有机会执行,在这里要用同一把锁的就是b线程本身.这个线程在执行到一定地方后用notify()通知wait的线程,锁已经用完,待notify()所在的同步块运行完之后,wait所在的线程就可以继续执行.
java多线程设计wait/notify机制
多线程之间需要协调工作。例如，浏览器的一个显示图片的线程displayThread想要执行显示图片的任务，必须等待下载线程downloadThread将该图片下载完毕。如果图片还没有下载完，displayThread可以暂停，当downloadThread完成了任务后，再通知displayThread“图片准备完毕，可以显示了”，这时，displayThread继续执行。
以上逻辑简单的说就是：如果条件不满足，则等待。当条件满足时，等待该条件的线程将被唤醒。在Java中，这个机制的实现依赖于wait/notify。等待机制与锁机制是密切关联的。例如：
synchronized(obj) {
while(!condition) {
obj.wait();
}
obj.doSomething();
}
当线程A获得了obj锁后，发现条件condition不满足，无法继续下一处理，于是线程A就wait()。
在另一线程B中，如果B更改了某些条件，使得线程A的condition条件满足了，就可以唤醒线程A：
synchronized(obj) {
condition = true;
obj.notify();
}
需要注意的概念是：
# 调用obj的wait(), notify()方法前，必须获得obj锁，也就是必须写在synchronized(obj) {...} 代码段内。
# 调用obj.wait()后，线程A就释放了obj的锁，否则线程B无法获得obj锁，也就无法在synchronized(obj) {...} 代码段内唤醒A。
# 当obj.wait()方法返回后，线程A需要再次获得obj锁，才能继续执行。
# 如果A1,A2,A3都在obj.wait()，则B调用obj.notify()只能唤醒A1,A2,A3中的一个（具体哪一个由JVM决定）。
# obj.notifyAll()则能全部唤醒A1,A2,A3，但是要继续执行obj.wait()的下一条语句，必须获得obj锁，因此，A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行，例如A1，其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
# 当B调用obj.notify/notifyAll的时候，B正持有obj锁，因此，A1,A2,A3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到B退出synchronized块，释放obj锁后，A1,A2,A3中的一个才有机会获得锁继续执行。
synchronized的4种用法
1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.
例如:
public synchronized void synMethod() {
//方法体
}
2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.例如:
public int synMethod(int a1){
synchronized(a1) {
//一次只能有一个线程进入
}
}
3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:
public class MyThread implements Runnable {
public static void main(String args[]) {
MyThread mt = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(mt, "t1");
Thread t2 = new Thread(mt, "t2");
Thread t3 = new Thread(mt, "t3");
Thread t4 = new Thread(mt, "t4");
Thread t5 = new Thread(mt, "t5");
Thread t6 = new Thread(mt, "t6");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
}
public void run() {
synchronized (this) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
}
对于3,如果线程进入,则得到对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：
class FineGrainLock {
MyMemberClass x, y;
Object xlock = new Object(), ylock = new Object();
public void foo() {
synchronized(xlock) {
//access x here
}
//do something here - but don't use shared resources
synchronized(ylock) {
//access y here
}
}
public void bar() {
synchronized(this) {
//access both x and y here
}
//do something here - but don't use shared resources
}
}
4.synchronized后面括号里是类.例如:
class ArrayWithLockOrder{
private static long num_locks = 0;
private long lock_order;
private int[] arr;
public ArrayWithLockOrder(int[] a)
{
arr = a;
synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----------------------------------------这里
num_locks++; // 锁数加 1。
lock_order = num_locks; // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。
}
}
public long lockOrder()
{
return lock_order;
}
public int[] array()
{
return arr;
}
}
class SomeClass implements Runnable
{
public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1,
ArrayWithLockOrder a2)
{
int value = 0;
ArrayWithLockOrder first = a1; // 保留数组引用的一个
ArrayWithLockOrder last = a2; // 本地副本。
int size = a1.array().length;
if (size == a2.array().length)
{
if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder()) // 确定并设置对象的锁定
{ // 顺序。
first = a2;
last = a1;
}
synchronized(first) { // 按正确的顺序锁定对象。
synchronized(last) {
int[] arr1 = a1.array();
int[] arr2 = a2.array();
for (int i=0; i value += arr1[i] + arr2[i];
}
}
}
return value;
}
public void run() {
//...
}
}
对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.
以上4种之间的关系：
锁是和对象相关联的，每个对象有一把锁，为了执行synchronized语句，线程必须能够获得synchronized语句中表达式指定的对象的锁，一个对象只有一把锁，被一个线程获得之后它就不再拥有这把锁，线程在执行完synchronized语句后，将获得锁交还给对象。
在方法前面加上synchronized修饰符即可以将一个方法声明为同步化方法。同步化方法在执行之前获得一个锁。如果这是一个类方法，那么获得的锁是和声明方法的类相关的Class类对象的锁。如果这是一个实例方法，那么此锁是this对象的锁。
下面谈一谈一些常用的方法:
wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是当前类的实例方法,
wait()是使持有对象锁的线程释放锁;
wait(long)是使持有对象锁的线程释放锁时间为long(毫秒)后,再次获得锁,wait()和wait(0)等价;
notify()是唤醒一个正在等待该对象锁的线程,如果等待的线程不止一个,那么被唤醒的线程由jvm确定;
notifyAll是唤醒所有正在等待该对象锁的线程.
在这里我也重申一下,我们应该优先使用notifyAll()方法,因为唤醒所有线程比唤醒一个线程更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程.
对于上述方法,只有在当前线程中才能使用,否则报运行时错误java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.
下面,我谈一下synchronized和wait()、notify()等的关系:
1.有synchronized的地方不一定有wait,notify
2.有wait,notify的地方必有synchronized.这是因为wait和notify不是属于线程类，而是每一个对象都具有的方法，而且，这两个方法都和对象锁有关，有锁的地方，必有synchronized。
另外，请注意一点：如果要把notify和wait方法放在一起用的话，必须先调用notify后调用wait，因为如果调用完wait，该线程就已经不是current thread了。如下例：
/**
* Title: Jdeveloper's Java Projdect
* Description: n/a
* Copyright: Copyright (c) 2001
* Company: soho http://www.ChinaJavaWorld.com
* @author jdeveloper@21cn.com
* @version 1.0
*/
import java.lang.Runnable;
import java.lang.Thread;
public class DemoThread
implements Runnable {
public DemoThread() {
TestThread testthread1 = new TestThread(this, "1");
TestThread testthread2 = new TestThread(this, "2");
testthread2.start();
testthread1.start();
}
public static void main(String[] args) {
DemoThread demoThread1 = new DemoThread();
}
public void run() {
TestThread t = (TestThread) Thread.currentThread();
try {
if (!t.getName().equalsIgnoreCase("1")) {
synchronized (this) {
wait();
}
}
while (true) {
System.out.println("@time in thread" + t.getName() + "=" +
t.increaseTime());
if (t.getTime() % 10 == 0) {
synchronized (this) {
System.out.println("****************************************");
notify();
if (t.getTime() == 100)
break;
wait();
}
}
}
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class TestThread
extends Thread {
private int time = 0;
public TestThread(Runnable r, String name) {
super(r, name);
}
public int getTime() {
return time;
}
public int increaseTime() {
return++time;
}
}
下面我们用生产者/消费者这个例子来说明他们之间的关系:
public class test {
public static void main(String args[]) {
Semaphore s = new Semaphore(1);
Thread t1 = new Thread(s, "producer1");
Thread t2 = new Thread(s, "producer2");
Thread t3 = new Thread(s, "producer3");
Thread t4 = new Thread(s, "consumer1");
Thread t5 = new Thread(s, "consumer2");
Thread t6 = new Thread(s, "consumer3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
}
}
class Semaphore
implements Runnable {
private int count;
public Semaphore(int n) {
this.count = n;
}
public synchronized void acquire() {
while (count == 0) {
try {
wait();
}
catch (InterruptedException e) {
//keep trying
}
}
count--;
}
public synchronized void release() {
while (count == 10) {
try {
wait();
}
catch (InterruptedException e) {
//keep trying
}
}
count++;
notifyAll(); //alert a thread that's blocking on this semaphore
}
public void run() {
while (true) {
if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("consumer")) {
acquire();
}
else if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("producer")) {
release();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + count);
}
}
}
生产者生产,消费者消费,一般没有冲突,但当库存为0时,消费者要消费是不行的,但当库存为上限(这里是10)时,生产者也不能生产.请好好研读上面的程序,你一定会比以前进步很多.
上面的代码说明了synchronized和wait,notify没有绝对的关系,在synchronized声明的方法、代码块中,你完全可以不用wait,notify等方法,但是,如果当线程对某一资源存在某种争用的情况下,你必须适时得将线程放入等待或者唤醒.
