Java 同步方式 (2) —— wait和notify/notifyall

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Java 中除了关键字

synchronized 能够实现线程同步外，还可以使用 wait 和 notify/notify 实现同步。

wait 方法是使拥有当前对象（object）的线程（thread）放弃锁(release lock)，进入睡眠状态

notify 通知该对象（object）因上面调用wait而等待的某一进程重新唤醒启动
notifyAll 通知在对象（object）上因调用wait而等待的所有进程启动，这些进程根据优先级顺序执行

一个线程在其生命周期内总是处于某种状态：

创建： 当一个线程对象被声明并创建后，它处于“创建”状态；
就绪：线程对象调用 start() 方法后，将进入“就绪”状态，处于“就绪”状态的线程不是立即执行，而是进入就绪队列，等待CPU；
运行：当就绪队列中具有最高优先级的就绪线程被调度并获得CPU时，便进入“运行”状态，执行 run() 方法，run 方法中定义了线程的操作和功能；
非运行：处于“运行”状态的线程可能因为某些原因 (例如人为挂起)进入“非运行”状态，让出CPU并临时中止自己的执行；
停止：线程完成了它的全部工作或调用 stop() 方法强制中止线程，线程就进入“停止”状态。



wait 与 sleep 区别

	wait	sleep
归属类	属于Object类（java.lang.Object）	属于Thread类（java.lang.Thread），静态方法
释放锁	释放了锁，其它线程同步块或方法	没有释放锁，不出让系统资源（如cpu）
中断唤醒	wait一般不会加时间限制，而是判断是否满足符合条件； 如果符合条件，则notify/notifyall唤醒	sleep(milliseconds)后自动唤醒， 如果时间不到可用interrupt()强制中断
适用范围	同步方法或同步块使用（synchronized）	任何地方都可使用（main、thread线程）
捕获异常	必须捕获异常（try/catch）	不需要捕获异常

wait - sleep 示例（区别）

[java]
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package com.homer.thread;  
  
public class waitsleep {  
    public static void main(String[] args) {  
        ThreadDemo th = new ThreadDemo();  
          
        th.start();  
        System.out.println("thread is starting...");  
          
        synchronized (th) {  
            try {  
                System.out.println("Waiting for th to complete...");  
//              th.wait(1000);      // 等待1秒后，立刻执行  
                th.wait();          // 线程等待，notify唤醒后执行  
            } catch (Exception e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            System.out.println("Total is : " + th.total);   // 线程唤醒后，执行  
        }  
    }  
}  
  
class ThreadDemo extends Thread {  
    int total;  
      
    @Override  
    public void run(){  
        try {  
            Thread.sleep(2000);     // 睡眠2秒  
            synchronized(this){  
                System.out.println("Thread is running...");  
                for(int i=0; i<10; i++) {  
                    total += i;  
                    System.out.println("i = " + i + "; total = " + total);  
                      
                    if(i==5) {  
                        System.out.println("i = 5 sleep(3000)");  
                        Thread.sleep(3000);     // i = 5时，睡眠3秒  
                    }  
                }  
                this.notify();  
            }  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

运行结果：
thread is starting...

Waiting for th to complete...

Thread is running...

i = 0; total = 0

i = 1; total = 1

i = 2; total = 3

i = 3; total = 6

i = 4; total = 10

i = 5; total = 15

i = 5 sleep(3000)

i = 6; total = 21

i = 7; total = 28

i = 8; total = 36

i = 9; total = 45

Total is : 45

================================

wait - notify 示例（生产者 - 消费者）

[java]
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package com.homer.thread;  
  
public class waitnotify {  
    public static void main(String[] args) {  
        Q q = new Q();  
        new Producer(q);  
        new Consumer(q);  
    }  
}  
  
class Producer implements Runnable {  
    Q q = null;  
      
    public Producer(Q q) {  
        this.q = q;  
        (new Thread(this, "Producer")).start();  
    }  
      
    @Override  
    public void run() {  
        int i = 0;  
        while(i<5) {  
            q.put(i++);  
        }  
    }  
}  
  
class Consumer implements Runnable {  
    Q q = null;  
      
    public Consumer(Q q) {  
        this.q = q;  
        (new Thread(this, "Consumer")).start();  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
        while(q.get()<5){  
        }  
    }  
}  
  
class Q {  
    int n;  
    boolean valueSet = false;  
      
    public synchronized int get() {  
        if(!valueSet) {     // if valueSet == false,wait else try to got value  
            try {  
                wait();  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }   
          
        System.out.println("Get n : " + n);  
        valueSet = false;  
        notify();  
          
        return n;  
    }  
      
    public synchronized void put(int n) {  
        if(valueSet) {      // if valueSet == true,already have value so wait fetch,else put   
            try {  
                wait();  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
          
        this.n = n;  
        System.out.println("Put n : " + n);  
        valueSet = true;  
        notify();  
    }  
}  

运行结果：
Put n : 0

Get n : 0

Put n : 1

Get n : 1

Put n : 2

Get n : 2

Put n : 3

Get n : 3

Put n : 4

Get n : 4

首先两个线程启动，他们的执行占用CPU多少随机，但是这里因为加了一个锁的Boolean型变量，而控制了put与set. 

首先：创建了一个对象Q，创建了一个Producer，一个Consumer，这两个对象在构造方法中启动了线程. 
第一步：
    对于Producer来说，会首先去调用put方法，因为valueSet是默认值是false，所以在Q的put方法不执行wait 而是执行 this.n = n 赋值操作，执行完毕后设置为valueSet
= true
    对于Consumer来说，会首先去调用get方法，因为valueSet是默认值是false，所以该线程会执行wait（等待valueSet 赋值状态为true）
第二步：
   对于Producer来说，因为valueSet已经变成true，所以会wat. 
   对于Consumer来说，因为valueSet已经变成true，所以会执行下面的code(get value)，然后设置valueSet为false.
第三步：
   Producer执行put方法，因为valueSet为false
   Consumer等待（重复第一步）
依次类推，方法执行... 

这里关键是加了一个共享的变量 valueSet 来判是该取值get，还是put值。当然有了wait跟notify才使它成为了可以实现的。 
但是不管怎样，wait是使目前控制该对象（Q的对象q）的线程wait（等待），notify是使前面在该对象上面wait的方法继续执行. 

示例代码下载