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Java多线程(六)—–线程的交互

线程交互是比较复杂的问题,SCJP要求不很基础:给定一个场景,编写代码来恰当使用等待、通知和通知所有线程。

一、线程交互的基础知识

SCJP所要求的线程交互知识点需要从java.lang.Object的类的三个方法来学习:

void notify():唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
void notifyAll():唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
void wait():导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。

当然,wait()还有另外两个重载方法:

void wait(long timeout):导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量。
void wait(long timeout, int nanos):导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量。

以上这些方法是帮助线程传递线程关心的时间状态。

关于等待/通知,要记住的关键点是:必须从同步环境内调用wait()、notify()、notifyAll()方法。线程不能调用对象上等待或通知的方法,除非它拥有那个对象的锁。

wait()、notify()、notifyAll()都是Object的实例方法。与每个对象具有锁一样,每个对象可以有一个线程列表,他们等待来自该信号(通知)。线程通过执行对象上的wait()方法获得这个等待列表。从那时候起,它不再执行任何其他指令,直到调用对象的notify()方法为止。如果多个线程在同一个对象上等待,则将只选择一个线程(不保证以何种顺序)继续执行。如果没有线程等待,则不采取任何特殊操作。

下面看个例子就明白了:

/** 
* 计算输出其他线程锁计算的数据 
*/ 
public class ThreadA { 
    public static void main(String[] args) { 
        ThreadB b = new ThreadB(); 
        //启动计算线程 
        b.start(); 
        //线程A拥有b对象上的锁。线程为了调用wait()或notify()方法,该线程必须是那个对象锁的拥有者 
        synchronized (b) { 
            try { 
                System.out.println("等待对象b完成计算。。。"); 
                //当前线程A等待 
                b.wait(); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total); 
        } 
    } 
}

 

/** 
* 计算1+2+3 ... +100的和 
*/ 
public class ThreadB extends Thread { 
    int total; 

    public void run() { 
        synchronized (this) { 
            for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                total += i; 
            } 
            //(完成计算了)唤醒在此对象监视器上等待的单个线程,在本例中线程A被唤醒 
            notify(); 
        } 
    } 
}

 

等待对象b完成计算。。。 
b对象计算的总和是:5050 

Process finished with exit code 0

千万注意:当在对象上调用wait()方法时,执行该代码的线程立即放弃它在对象上的锁。然而调用notify()时,并不意味着这时线程会放弃其锁。如果线程荣然在完成同步代码,则线程在移出之前不会放弃锁。因此,只要调用notify()并不意味着这时该锁变得可用。

二、多个线程在等待一个对象锁时候使用notifyAll()

在多数情况下,最好通知等待某个对象的所有线程。如果这样做,可以在对象上使用notifyAll()让所有在此对象上等待的线程冲出等待区,返回到可运行状态。

下面给个例子:

/** 
* 计算线程 
*/ 
public class Calculator extends Thread { 
        int total; 

        public void run() { 
                synchronized (this) { 
                        for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                                total += i; 
                        } 
                } 
                //通知所有在此对象上等待的线程 
                notifyAll(); 
        } 
}

 

/** 
* 获取计算结果并输出 
* 
* @author leizhimin 2008-9-20 11:15:22 
*/ 
public class ReaderResult extends Thread { 
        Calculator c; 

        public ReaderResult(Calculator c) { 
                this.c = c; 
        } 

        public void run() { 
                synchronized (c) { 
                        try { 
                                System.out.println(Thread.currentThread() + "等待计算结果。。。"); 
                                c.wait(); 
                        } catch (InterruptedException e) { 
                                e.printStackTrace(); 
                        } 
                        System.out.println(Thread.currentThread() + "计算结果为:" + c.total); 
                } 
        } 

        public static void main(String[] args) { 
                Calculator calculator = new Calculator(); 

                //启动三个线程,分别获取计算结果 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                //启动计算线程 
                calculator.start(); 
        } 
}

运行结果:

Thread[Thread-1,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-2,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-3,5,main]等待计算结果。。。
Exception in thread "Thread-0" java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner
  at java.lang.Object.notifyAll(Native Method)
  at threadtest.Calculator.run(Calculator.java:18)
Thread[Thread-1,5,main]计算结果为:5050
Thread[Thread-2,5,main]计算结果为:5050
Thread[Thread-3,5,main]计算结果为:5050
Process finished with exit code 0

运行结果表明,程序中有异常,并且多次运行结果可能有多种输出结果。这就是说明,这个多线程的交互程序还存在问题。究竟是出了什么问题,需要深入的分析和思考,下面将做具体分析。

实际上,上面这个代码中,我们期望的是读取结果的线程在计算线程调用notifyAll()之前等待即可。 但是,如果计算线程先执行,并在读取结果线程等待之前调用了notify()方法,那么又会发生什么呢?这种情况是可能发生的。因为无法保证线程的不同部分将按照什么顺序来执行。幸运的是当读取线程运行时,它只能马上进入等待状态----它没有做任何事情来检查等待的事件是否已经发生。  ----因此,如果计算线程已经调用了notifyAll()方法,那么它就不会再次调用notifyAll(),----并且等待的读取线程将永远保持等待。这当然是开发者所不愿意看到的问题。

因此,当等待的事件发生时,需要能够检查notifyAll()通知事件是否已经发生。

本文出自 “熔 岩” 博客,转载:http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/99157

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评论 6

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  1. #1

    文章的内容在“scjp考试指南”书里面可以找到,我把楼主最后没写完那句话补上吧。

    “通常,解决上面问题的最佳方式是利用某种循环,该循环检查某个条件表达式,只有当正在等待的事情还没有发生的情况下,它才继续等待。”

    hadoobing3年前 (2015-11-19)回复
  2. #2

    new ReaderResult(calculator).start();
    new ReaderResult(calculator).start();
    new ReaderResult(calculator).start();
    //启动计算线程
    calculator.start();
    -------------------------------------
    以上代码虽然顺序是先启动3个ReaderResult线程,希望让他们等待calculator线程计算完成,通知等待者继续执行;
    看似很好,其实不然。

    以上代码其实只是让3个Reader线程进入Runnable状态,cal线程也是进入Runnable状态,至于谁先被执行(run)还得看jvm心情。
    所以,如果cal线程先跑,3个reader还没来得及等待,那么cal.notifyAll()时,没有waiter,必然出这个错误:
    java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner

    不信可以在Reader里在wait之前先sleep(1000),就是先睡1秒再等cal,必然出错,因为cal不会等你来wait,直接执行完毕,notify出错。

    hadoobing3年前 (2015-11-19)回复
  3. #3

    因为3个Reader都是在等同一件事情,所以我的解决方案是在Calculator里加一个finishFlag,当他完成计算任务切notifyAll()调用结束,将此flag置为true表明已经完成。
    在Reader里,调用cal.wait()之前检查这个flag是否true,如果true,表明cal已经计算结束,不会再调用notify()方法了,所以不用wait了。
    以上解决了有可能在Reader等待之前cal就计算结束导致Reader一直等下去的问题

    hadoobing3年前 (2015-11-19)回复
  4. #4

    LZ,看着你的文章把线程基础学会了,哈哈~多谢分享

    9205252年前 (2016-05-17)回复
  5. #5

    多个线程在等待一个对象锁时候使用notifyAll() 后面异常出现的原因愣是看不懂

    2年前 (2017-02-10)回复

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