Thread(生产者和消费者) wait、notify、notifyAll

 

在java中，线程间的通信可以使用wait、notify、notifyAll来进行控制。从名字就可以看出来这3个方法都是跟多线程相关的，但是可能让你感到吃惊的是：这3个方法并不是Thread类或者是Runnable接口的方法，而是Object类的3个本地方法。

其实要理解这一点也并不难，调用一个Object的wait与notify/notifyAll的时候，必须保证调用代码对该Object是同步的，也就是说必须在作用等同于synchronized(obj){......}的内部才能够去调用obj的wait与notify/notifyAll三个方法，否则就会报错：java.lang.IllegalMonitorStateException:current thread not owner

也就是说，在调用这3个方法的时候，当前线程必须获得这个对象的锁，那么这3个方法就是和对象锁相关的，所以是属于Object的方法而不是Thread，因为不是每个对象都是Thread。所以我们在理解wait、notify、notifyAll之前，先要了解以下对象锁。

多个线程都持有同一个对象的时候，如果都要进入synchronized(obj){......}的内部，就必须拿到这个对象的锁，synchronized的机制保证了同一时间最多只能有1个线程拿到了对象的锁，如下图：

下面我们来看一下这3个方法的作用：
wait：线程自动释放其占有的对象锁，并等待notify
notify：唤醒一个正在wait当前对象锁的线程，并让它拿到对象锁
notifyAll：唤醒所有正在wait前对象锁的线程

notify和notifyAll的最主要的区别是：notify只是唤醒一个正在wait当前对象锁的线程，而notifyAll唤醒所有。值得注意的是：notify是本地方法，具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制；notifyAll后并不是所有的线程都能马上往下执行，它们只是跳出了wait状态，接下来它们还会是竞争对象锁。

下面通过一个常用生产者、消费者的例子来说明。

package com.gdut.lang.thread;

public class ProducerAndConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        SyncStack ss = new SyncStack();
        Producer p = new Producer(ss);
        Consumer c = new Consumer(ss);
        
        new Thread(p).start();
        new Thread(c).start();
    }

}

class WoTou {
    private int id;
    
    public WoTou(int id) {
        this.id = id;
    }
    
    public String toString() {
        return "WoTou : " + id;
    }
}

class SyncStack {
    int index = 0;
    WoTou[] arrWT = new WoTou[5];
    
    public synchronized void push(WoTou wt) {
        if ( index == arrWT.length ) { //窝头数组满了
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        arrWT[index] = wt;
        index++;
        this.notify();
    }
    
    public synchronized WoTou pop() {
        
        if ( index == 0 ) { //数组里面没窝头了
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        index--;
        this.notify();
        return arrWT[index];
        
    }
}

class Producer implements Runnable {
    SyncStack ss = null;
    public Producer(SyncStack ss) {
        this.ss = ss;
    }
    
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            WoTou wt = new WoTou(i);
            ss.push(wt);
            System.out.println("Producer: " + wt);
            try {
                Thread.sleep((int)Math.random()*1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
}

class Consumer implements Runnable {
    SyncStack ss = null;
    public Consumer(SyncStack ss) {
        this.ss = ss;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        for ( int i = 0; i < 20; i++ ) {
            WoTou wt = ss.pop();
            System.out.println("Consumer: " + wt);
            try {
                Thread.sleep((int)Math.random()*1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
}