Java基础：等待唤醒机制、线程池

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1.1 线程间通信

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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件任务，并且我们

希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。

如何保证线程间通信有效利用资源：

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。 就

是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是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。

1.2 等待唤醒机制

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什么是等待唤醒机制

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。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时

候你们更多是一起合作以完成某些任务。

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

此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调

用 wait 方法之后的地方恢复执行。

总结如下：

• 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。

1.3 生产者与消费者问题

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等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。

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。

代码演示：

包子资源类：

public class BaoZi {

String pier ;

String xianer ;

boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态

}

吃货线程类：

public class ChiHuo extends Thread{

private BaoZi bz;

public ChiHuo(String name,BaoZi bz){

super(name);

this.bz = bz;

}

@Override

public void run() {

while(true){

synchronized (bz){

if(bz.flag == false){//没包子

try {

bz.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

System.out.println(“吃货正在吃”+bz.pier+bz.xianer+“包子”);

bz.flag = false;

bz.notify();

}

}

}

}

包子铺线程类：

public class BaoZiPu extends Thread {

private BaoZi bz;

public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){

super(name);

this.bz = bz;

}

@Override

public void run() {

int count = 0;

//造包子

while(true){

//同步

synchronized (bz){

if(bz.flag == true){//包子资源 存在

t

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ry {

bz.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

// 没有包子 造包子

System.out.println(“包子铺开始做包子”);

if(count%2 == 0){

// 冰皮 五仁

bz.pier = “冰皮”;

bz.xianer = “五仁”;

}else{

// 薄皮 牛肉大葱

bz.pier = “薄皮”;

bz.xianer = “牛肉大葱”;

}

count++;

bz.flag=true;

System.out.println(“包子造好了：”+bz.pier+bz.xianer);

System.out.println(“吃货来吃吧”);

//唤醒等待线程 （吃货）

bz.notify();

}

}

}

}

测试类：

public class Demo {

public static void main(String[] args) {

//等待唤醒案例

BaoZi bz = new BaoZi();

ChiHuo ch = new ChiHuo(“吃货”,bz);

BaoZiPu bzp = new BaoZiPu(“包子铺”,bz);

ch.start();

bzp.start();

}

}

执行效果：

包子铺开始做包子

包子造好了：冰皮五仁

吃货来吃吧

吃货正在吃冰皮五仁包子

包子铺开始做包子

包子造好了：薄皮牛肉大葱

吃货来吃吧

吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子

包子铺开始做包子

包子造好了：冰皮五仁

吃货来吃吧

吃货正在吃冰皮五仁包子

2. 线程池

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2.1 线程池思想概述

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我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？

在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。今天我们就来详细讲解一下Java的线程池。

2.2 线程池概念

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• 线程池：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，

无需反复创建线程而消耗过多资源。

由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的，我们在这里就不多赘述。我们通过一张图来了解线程池的工作原

理：

合理利用线程池能够带来三个好处：

1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

最后

本人也收藏了一份Java面试核心知识点来应付面试，借着这次机会可以送给我的读者朋友们:

目录：

Java面试核心知识点

一共有30个专题，足够读者朋友们应付面试啦，也节省朋友们去到处搜刮资料自己整理的时间！

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合理利用线程池能够带来三个好处：

1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

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