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标题: 【上海校区】等待唤醒机制 [打印本页]

作者: 梦缠绕的时候 时间: 2019-11-29 09:04
标题: 【上海校区】等待唤醒机制
线程间通信

　　概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。

　　比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。

　　为什么要处理线程间通信：

　　　　多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一项任务时，我们都知道执行任务时一般都是按规律或者规则来执行，所以多线程执行任务也是一样，需要规律来协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一项任务（一份数据）。

　　如何保证线程间通信有效执行任务（利用资源）：

　　　　多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。因为多个线程在操作同一份数据时，要避免对同一共享变量的争夺。因此我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制

等待唤醒机制

　　什么时等待唤醒机制

　　　　这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制，就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()），等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时，如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程

　　　　wait/notify 就是线程间的一种协作机制

等待唤醒中的方法

　　等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下

　　　　1. wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中

　　　　2. notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。

　　　　3. notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。

　　　　注意：哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不再持有锁，所以需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），获取锁成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行

　　总结：如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态

调用wait和notify方法需要注意的细节

　　1. wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。

　　2. wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。

　　3. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

等待唤醒机制是“生产者与消费者之间的关系”

　　就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：

　　　　包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况

包子类

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1 package demosummary.waitingandwake;
2
3 /**
4    包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，
5    包子铺线程生产包子（即包子状态为true）
6    并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。
7    接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
8    如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,
9    吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况
10  */
11 public class BaoZi {
12    private String pi;
13    private String xian;
14    boolean flag = false;
15
16    public BaoZi() {
17    }
18
19    public BaoZi(String pi, String xian, boolean flag) {
20       this.pi = pi;
21       this.xian = xian;
22       this.flag = flag;
23    }
24
25    public String getPi() {
26       return pi;
27    }
28
29    public void setPi(String pi) {
30       this.pi = pi;
31    }
32
33    public String getXian() {
34       return xian;
35    }
36
37    public void setXian(String xian) {
38       this.xian = xian;
39    }
40
41    public boolean isFlag() {
42       return flag;
43    }
44
45    public void setFlag(boolean flag) {
46       this.flag = flag;
47    }
48
49    @Override
50    public String toString() {
51       return "BaoZi{" +
52                "pi='" + pi + '\'' +
53                ", xian='" + xian + '\'' +
54                ", flag=" + flag +
55                '}';
56    }
57 }
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包子铺类

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1 package demosummary.waitingandwake;
2
3 public class BaoZiPu extends Thread{
4    private BaoZi bz;
5
6    public BaoZiPu(String name, BaoZi bz) {
7       super(name);
8       this.bz = bz;
9    }
10
11    @Override
12    public void run() {
13       //定义一个变量来判断做什么皮和馅的包子
14       int count = 0;
15       while (true) {
16          synchronized (bz) {
17                if (bz.flag == true) {//包子存在
18                   try {
19                      bz.wait();//进入等待状态,既不需要做包子
20                   } catch (InterruptedException e) {
21                      e.printStackTrace();
22                   }
23                }
24                //没有包子,包子铺开始做包子
25                System.out.println("包子铺开始做包子");
26                //判断做什么包子
27                if (count != 0) {
28                   //做冰皮蛋黄包子
29                   bz.setPi("冰皮");
30                   bz.setXian("蛋黄");
31                } else {
32                   //做薄皮豆沙馅
33                   bz.setPi("薄皮");
34                   bz.setXian("豆沙");
35                }
36                count++;
37                //改变包子的状态为有包子
38                bz.flag = true;
39                System.out.println("包子做好了:"+bz.getPi()+bz.getXian()+"包子");
40                System.out.println("请等待的顾客可以来拿包子了");
41                bz.notify();
42          }
43       }
44    }
45 }
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顾客类

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1 package demosummary.waitingandwake;
2
3 public class GuKe extends Thread{
4    private BaoZi bz;
5
6    public GuKe(String name, BaoZi bz) {
7       super(name);
8       this.bz = bz;
9    }
10
11    @Override
12    public void run() {
13       while (true) {
14          synchronized (bz) {
15                if (bz.flag == false) {
16                   try {
17                      bz.wait();
18                   } catch (InterruptedException e) {
19                      e.printStackTrace();
20                   }
21                }
22
23                System.out.println("顾客已拿到" + bz.getPi() + bz.getXian()+"包子");
24                bz.flag = false;
25                bz.notify();
26          }
27       }
28    }
29 }
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测试类

复制代码
1 package demosummary.waitingandwake;
2
3 public class Test {
4    public static void main(String[] args) {
5       //创建包子、包子铺、顾客对象
6       BaoZi baoZi = new BaoZi();
7       BaoZiPu baoZiPu = new BaoZiPu("包子铺", baoZi);
8       GuKe guKe = new GuKe("顾客", baoZi);
9       //调用包子铺和顾客线程
10       baoZiPu.start();
11       guKe.start();
12    }
13 }
复制代码

作者: 梦缠绕的时候 时间: 2019-11-29 09:04
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作者: 梦缠绕的时候 时间: 2019-11-29 09:04
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