最简实例说明wait、notify、notifyAll的使用方法

2014/11/19 17:59
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wait()、notify()、notifyAll()是三个定义在Object类里的方法,可以用来控制线程的状态。


这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法。随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。
    如果对象调用了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。
    如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。
    如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

其中wait方法有三个over load方法:
wait()
wait(long)
wait(long,int)
wait方法通过参数可以指定等待的时长。如果没有指定参数,默认一直等待直到被通知。

以下是一个演示代码,以最简洁的方式说明复杂的问题:
简要说明下:
NotifyThread是用来模拟3秒钟后通知其他等待状态的线程的线程类;
WaitThread是用来模拟等待的线程类;
等待的中间对象是flag,一个String对象;
main方法中同时启动一个Notify线程和三个wait线程;

    public class NotifyTest {  
        private  String flag = "true";  
      
        class NotifyThread extends Thread{  
            public NotifyThread(String name) {  
                super(name);  
            }  
            public void run() {       
                try {  
                    sleep(3000);//推迟3秒钟通知  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                  
                    flag = "false";  
                    flag.notify();  
            }  
        };  
      
        class WaitThread extends Thread {  
            public WaitThread(String name) {  
                super(name);  
            }  
      
            public void run() {  
                  
                    while (flag!="false") {  
                        System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                        long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                        try {  
                            flag.wait();  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                        waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
                        System.out.println("wait time :"+waitTime);  
                    }  
                    System.out.println(getName() + " end waiting!");  
                  
            }  
        }  
      
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
            System.out.println("Main Thread Run!");  
            NotifyTest test = new NotifyTest();  
            NotifyThread notifyThread =test.new NotifyThread("notify01");  
            WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");  
            WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");  
            WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");  
            notifyThread.start();  
            waitThread01.start();  
            waitThread02.start();  
            waitThread03.start();  
        }  
      
    }

OK,如果你拿这段程序去运行下的话, 会发现根本运行不了,what happened?满屏的java.lang.IllegalMonitorStateException。
没错,这段程序有很多问题,我们一个个来看。

首先,这儿要非常注意的几个事实是
    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)
    如果在没有控制权的线程里执行对象的以上三种方法,就会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
    JVM基于多线程,默认情况下不能保证运行时线程的时序性

基于以上几点事实,我们需要确保让线程拥有对象的控制权。
也就是说在waitThread中执行wait方法时,要保证waitThread对flag有控制权;
在notifyThread中执行notify方法时,要保证notifyThread对flag有控制权。
线程取得控制权的方法有三:
    执行对象的某个同步实例方法。
    执行对象对应类的同步静态方法。
    执行对该对象加同步锁的同步块。
我们用第三种方法来做说明:
将以上notify和wait方法包在同步块中

synchronized (flag) {  
                flag = "false";  
                flag.notify();  
            }
synchronized (flag) {  
                while (flag!="false") {  
                    System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                    long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                    try {  
                        flag.wait();  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
                    System.out.println("wait time :"+waitTime);  
                }  
                System.out.println(getName() + " end waiting!");  
            }

我们向前进了一步。
问题解决了吗?
好像运行还是报错java.lang.IllegalMonitorStateException。what happened?

这时的异常是由于在针对flag对象同步块中,更改了flag对象的状态所导致的。如下:
flag="false";
flag.notify();
对在同步块中对flag进行了赋值操作,使得flag引用的对象改变,这时候再调用notify方法时,因为没有控制权所以抛出异常。
我们可以改进一下,将flag改成一个JavaBean,然后更改它的属性不会影响到flag的引用。
我们这里改成数组来试试,也可以达到同样的效果:

这时候再运行,不再报异常,但是线程没有结束是吧,没错,还有线程堵塞,处于wait状态。
原因很简单,我们有三个wait线程,只有一个notify线程,notify线程运行notify方法的时候,是随机通知一个正在等待的线程,所以,现在应该还有两个线程在waiting。
我们只需要将NotifyThread线程类中的flag.notify()方法改成notifyAll()就可以了。notifyAll方法会通知所有正在等待对象控制权的线程。
 最终完成版如下:

public class NotifyTest {  
    private String flag[] = { "true" };  
  
    class NotifyThread extends Thread {  
        public NotifyThread(String name) {  
            super(name);  
        }  
  
        public void run() {  
            try {  
                sleep(3000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            synchronized (flag) {  
                flag[0] = "false";  
                flag.notifyAll();  
            }  
        }  
    };  
  
    class WaitThread extends Thread {  
        public WaitThread(String name) {  
            super(name);  
        }  
  
        public void run() {  
            synchronized (flag) {  
                while (flag[0] != "false") {  
                    System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                    long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                    try {  
                        flag.wait();  
  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
                    System.out.println("wait time :" + waitTime);  
                }  
                System.out.println(getName() + " end waiting!");  
            }  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        System.out.println("Main Thread Run!");  
        NotifyTest test = new NotifyTest();  
        NotifyThread notifyThread = test.new NotifyThread("notify01");  
        WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");  
        WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");  
        WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");  
        notifyThread.start();  
        waitThread01.start();  
        waitThread02.start();  
        waitThread03.start();  
    }  
  
}



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