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Object的wait/notify/notifyAll&&Thread的sleep/yield/join/holdsLock
阅读量:4355 次
发布时间:2019-06-07

本文共 13685 字,大约阅读时间需要 45 分钟。

一、wait/notify/notifyAll都是Object类的实例方法

1、wait方法:阻塞当前线程等待notify/notifyAll方法的唤醒,或等待超时后自动唤醒。

wait等待其实是对象monitor

JDK中提供了三个重载方法

  (1)void wait()方法的作用是将当前运行的线程挂起(即让其进入阻塞状态),不再占据CPU,直到notify或notifyAll方法来唤醒线程.

  (2)void wait(long timeout),该方法与wait()方法类似,唯一的区别就是在指定时间内,如果没有notify或notifAll方法的唤醒,也会自动唤醒。

  (3)void wait(long timeout,long nanos),本意在于更精确的控制调度时间,不过从目前版本来看,该方法貌似没有完整的实现该功能。

注意:wait(0);// timeout 为零时,则不考虑实际时间,在获得通知前该线程将一直等待;和wait()是一样的含义。实际wait()的实现就一句代码:wait(0)

我们写一段代码实现:程序执行以后,暂停一秒,然后再执行。

package com.paddx.test.concurrent;public class WaitTest {    public void testWait(){        System.out.println("Start-----");        try {            wait(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("End-------");    }    public static void main(String[] args) {        final WaitTest test = new WaitTest();        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                test.testWait();            }        }).start();    }}

运行上述代码,查看结果:

Start-----

Exception in thread
"Thread-0" 
java.lang.IllegalMonitorStateException
    
at java.lang.Object.wait(Native Method)
    
at com.paddx.test.concurrent.WaitTest.testWait(WaitTest.java:
8
)
    
at com.paddx.test.concurrent.WaitTest$
1
.run(WaitTest.java:
20
)
    
at java.lang.Thread.run(Thread.java:
745
)
 
这段程序并没有按我们的预期输出相应结果,而是抛出了一个异常。大家可能会觉得奇怪为什么会抛出异常?而抛出的IllegalMonitorStateException异常又是什么?我们可以看一下JDK中对IllegalMonitorStateException的描述:

Thrown to indicate that a thread has attempted to wait on an object's monitor or to notify other threads waiting on an object's monitor without owning the specified monitor.

这句话的意思大概就是:线程 试图等待对象的监视器 或者 试图通知其他正在等待对象监视器 的线程,但本身没有对应的监视器的所有权

这个问题在《》一文中有提到过,wait方法是一个本地方法,其底层是通过一个叫做监视器锁的对象来完成的。所以上面之所以会抛出异常,是因为在调用wait方式时没有获取到monitor对象的所有权。

那如何获取monitor对象所有权?Java中只能通过synchronized关键字来完成,修改上述代码,增加Synchronized关键字:

package com.paddx.test.concurrent;public class WaitTest {    public synchronized void testWait(){
//增加Synchronized关键字 System.out.println("Start-----"); try { wait(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("End-------"); } public static void main(String[] args) { final WaitTest test = new WaitTest(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test.testWait(); } }).start(); }}

现在再运行上述代码,就能看到预期的效果了:

Start-----

End-------
于是通过wait(long timeout)方法在单线程中,便实现了与Thread.sleep(long millis)一样的效果
 
通过这个例子,我们明白:
wait方法的使用必须在同步的范围内,即执行时当前线程必须拥有moniter对象的所有权,否则就会抛出IllegalMonitorStateException异常。同理,notify/notifyAll方法执行时有同样的要求

2、notify/notifyAll方法

(1)void notify() :Wakes up a single thread that is waiting on this object's monitor.  有多个线程在等待同一个object的monitor时,仅仅唤醒其中的一个线程(随机选择, 或者说是竞争到锁的那一个)

(2)void notifyAll():Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor.  有多个线程在等待同一个object的monitor时,会唤醒全部的这些线程(按照竞争到锁的顺序逐个唤醒)

wait/notify/notifyAll是通过对象的monitor对象来实现的,只要在同一对象上去调用notify/notifyAll方法,就可以唤醒对应对象monitor上等待的线程了

看下面的例子来理解这两者的差别:

package com.paddx.test.concurrent;public class NotifyTest {    public synchronized void testWait(){        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" Start-----");        try {            wait(0);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" End-------");    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final NotifyTest test = new NotifyTest();        for(int i=0;i<5;i++) {            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    test.testWait();                }            }).start();        }        Thread.sleep(1000);        synchronized (test) {            test.notify();        }        Thread.sleep(3000);        System.out.println("-----------分割线-------------");                synchronized (test) {            test.notifyAll();        }    }}

输出结果如下:

Thread-0 Start-----

Thread-
1 
Start-----
Thread-
2 
Start-----
Thread-
3 
Start-----
Thread-
4 
Start-----
Thread-
0 
End-------
-----------分割线-------------
Thread-
4 
End-------
Thread-
3 
End-------
Thread-
2 
End-------
Thread-
1 
End-------
从结果可以看出:调用notify方法时只有线程Thread-0被唤醒,但是调用notifyAll时,所有的线程都被唤醒了。

最后,有两点点需要注意:

  (1)调用wait方法后,线程是会释放对monitor对象的所有权

  (2)一个通过wait方法阻塞的线程,必须同时满足以下两个条件才能被真正执行:

  •     线程需要被唤醒(超时唤醒或调用notify/notifyAll)
  •     线程唤醒后需要竞争到锁(monitor)

注意: notifyAll时,如果多个线程在wait,此时多个线程需要对锁进行竞争;竞争到锁的线程获得执行,等该线程释放锁后,剩下的线程再次竞争;如此重复,直到上一轮wait的线程都得到一次锁得以执行,否则一旦有线程释放了锁,未曾得到过锁的线程还会得到通知

二、Thread类的sleep/yield/join方法:sleep和yield是静态方法,join是实例方法

sleep/join的底层实现也使用了synchronized /wait等机制或方法

1、sleep

先看一下实现源码:

public static void sleep(long millis) throws InterruptedException {        Thread.sleep(millis, 0);}public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException {        if (millis < 0) {            throw new IllegalArgumentException("millis < 0: " + millis);        }        if (nanos < 0) {            throw new IllegalArgumentException("nanos < 0: " + nanos);        }        if (nanos > 999999) {            throw new IllegalArgumentException("nanos > 999999: " + nanos);        }        // The JLS 3rd edition, section 17.9 says: "...sleep for zero        // time...need not have observable effects."        if (millis == 0 && nanos == 0) {            // ...but we still have to handle being interrupted.            if (Thread.interrupted()) {              throw new InterruptedException();            }            return;        }        long start = System.nanoTime();        long duration = (millis * NANOS_PER_MILLI) + nanos;        Object lock = currentThread().lock;        // Wait may return early, so loop until sleep duration passes.        synchronized (lock) {
//还是使用了锁 while (true) { sleep(lock, millis, nanos); long now = System.nanoTime(); long elapsed = now - start; if (elapsed >= duration) { break; } duration -= elapsed; start = now; millis = duration / NANOS_PER_MILLI; nanos = (int) (duration % NANOS_PER_MILLI); } } }@FastNativeprivate static native void sleep(Object lock, long millis, int nanos) throws InterruptedException;

sleep方法的作用是让当前线程暂停指定的时间(毫秒)。唯一需要注意的是其与wait方法的区别。

1)wait方法依赖于同步,而sleep方法可以直接调用。

2)sleep方法只是暂时让出CPU的执行权,并不释放锁。而wait方法则需要释放锁。(看下面的例子理解)

第2)个区别可以理解 调用 Thread.sleep(0) 的作用:进行一次CPU使用权的重新争夺

package com.paddx.test.concurrent;public class SleepTest {    public synchronized void sleepMethod(){        System.out.println("Sleep start-----");        try {            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("Sleep end-----");    }    public synchronized void waitMethod(){        System.out.println("Wait start-----");        synchronized (this){            try {                wait(1000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        System.out.println("Wait end-----");    }    public static void main(String[] args) {        final SleepTest test1 = new SleepTest();        for(int i = 0;i<3;i++){            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    test1.sleepMethod();                }            }).start();        }        try {            Thread.sleep(10000);//暂停十秒,等上面程序执行完成        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("-----分割线-----");        final SleepTest test2 = new SleepTest();        for(int i = 0;i<3;i++){            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    test2.waitMethod();                }            }).start();        }    }}

执行结果:

Sleep start-----

Sleep end-----
Sleep start-----
Sleep end-----
Sleep start-----
Sleep end-----
-----分割线-----
Wait start-----
Wait start-----
Wait start-----
Wait end-----
Wait end-----
Wait end-----
 
这个结果的区别很明显,通过sleep方法实现的暂停,程序是顺序进入同步块的,只有当上一个线程执行完成的时候,下一个线程才能进入同步方法,sleep暂停期间一直持有monitor对象锁,其他线程是不能进入的。
而wait方法则不同,当调用wait方法后,当前线程会释放持有的monitor对象锁,因此,其他线程还可以进入到同步方法,
线程被唤醒后,需要竞争锁
获取到锁之后再继续执行
 
 
2、yield方法
yield方法的作用是
暂停当前线程,以便其他线程有机会执行,不过
不能指定暂停的时间,并且也不能保证当前线程马上停止
yield方法只是将Running状态转变为Runnable状态。我们还是通过一个例子来演示其使用:
package com.paddx.test.concurrent;public class YieldTest implements Runnable {    @Override    public void run() {        try {            Thread.sleep(100);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        for(int i=0;i<5;i++){            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);            Thread.yield();        }    }    public static void main(String[] args) {        YieldTest runn = new YieldTest();        Thread t1 = new Thread(runn,"FirstThread");        Thread t2 = new Thread(runn,"SecondThread");        t1.start();        t2.start();    }}

运行结果如下:

FirstThread: 0

SecondThread:
0
FirstThread:
1
SecondThread:
1
FirstThread:
2
SecondThread:
2
FirstThread:
3
SecondThread:
3
FirstThread:
4
SecondThread:
4
这个例子就是通过yield方法来实现两个线程的交替执行。不过请注意:这种交替并不一定能得到保证,源码中也对这个问题也进行了说明。

源码中的说明主要说了三个问题:

  •   调度器可能会忽略该方法。
  •   使用的时候要仔细分析和测试,确保能达到预期的效果。
  •   很少有场景要用到该方法,主要使用的地方是调试和测试。 
3、join方法
首先贴一下源码实现:
public final void join(long millis, int nanos)    throws InterruptedException {        synchronized(lock) {        if (millis < 0) {            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");        }        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {            throw new IllegalArgumentException(                                "nanosecond timeout value out of range");        }        if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) {            millis++;        }        join(millis);        }}public final void join() throws InterruptedException {        join(0);}public final void join(long millis) throws InterruptedException {        synchronized(lock) {
//使用了锁 long base = System.currentTimeMillis(); long now = 0; if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); } if (millis == 0) { while (isAlive()) { lock.wait(0);//调用了wait } } else { while (isAlive()) { long delay = millis - now; if (delay <= 0) { break; } lock.wait(delay); now = System.currentTimeMillis() - base; } } }}

void join():Waits for this thread to die.

void join(long millis):Waits at most millis milliseconds for this thread to die.
void join(long millis, int nanos):Waits at most millis milliseconds plus nanos nanoseconds for this thread to die.
 
注意:join(0);// millis 为零时,则不考虑实际时间,在该线程执行结束前将一直等待;和join()是一样的含义。实际join()的实现就一句代码:join(0)
 
join方法的作用是
父线程等待子线程执行完成后再执行;换句话说就是将异步执行的线程合并为同步的线程:
把thread实例对应的线程加入到当前线程,可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程

比如在线程B中调用了线程A的Join()方法,直到线程A执行完毕后,才会继续执行线程B。

t.join();      //调用join方法,等待线程t执行完毕

t.join(1000);  //等待 t 线程,等待时间是1000毫秒

 

我们可以看上述join方法的源码,这样更容易理解:
重点关注一下join(long millis)方法的实现,可以看出join方法就是
通过wait方法来将线程的阻塞,如果join的线程还在执行,则将当前线程阻塞起来,直到join的线程执行完成,当前线程才能执行。不过有一点需要注意,这里的
join只调用了wait方法,却没有对应的notify方法,原因是Thread的start方法中做了相应的处理,所以当join的线程执行完成以后,会自动唤醒主线程继续往下执行。

下面我们通过一个例子来演示join方法的作用:

 (1)不使用join方法:

package com.paddx.test.concurrent;public class JoinTest implements Runnable{    @Override    public void run() {        try {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start-----");            Thread.sleep(1000);            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end------");        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String[] args) {        for (int i=0;i<5;i++) {            Thread test = new Thread(new JoinTest());            test.start();        }        System.out.println("Finished~~~");    }}

执行结果如下:

Thread-0 start-----

Thread-
1 
start-----
Thread-
2 
start-----
Thread-
3 
start-----
Finished~~~
Thread-
4 
start-----
Thread-
2 
end------
Thread-
4 
end------
Thread-
1 
end------
Thread-
0 
end------
Thread-
3 
end------

(2)使用join方法:

package com.paddx.test.concurrent;public class JoinTest implements Runnable{    @Override    public void run() {        try {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start-----");            Thread.sleep(1000);            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end------");        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String[] args) {        for (int i=0;i<5;i++) {            Thread test = new Thread(new JoinTest());            test.start();            try {                test.join(); //调用join方法            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        System.out.println("Finished~~~");    }}

执行结果如下:

Thread-0 start-----

Thread-
0 
end------
Thread-
1 
start-----
Thread-
1 
end------
Thread-
2 
start-----
Thread-
2 
end------
Thread-
3 
start-----
Thread-
3 
end------
Thread-
4 
start-----
Thread-
4 
end------
Finished~~~
对比两段代码的执行结果很容易发现,在没有使用join方法之间,线程是并发执行的,而使用join方法后,所有线程是顺序执行的。
 
参考 http://www.cnblogs.com/paddix/p/5381958.html
 
4.holdsLock Thread类的静态方法
public static boolean holdsLock(Object obj)  //判断当前线程是否拥有obj的锁(Monitor)

转载于:https://www.cnblogs.com/genggeng/p/9888043.html

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