Java多线程学习之wait、notify/notifyAll 详解

    JDK在Object对象中提供了2个非常重要的接口线程方法wait方法和notify方法，也就是所有Java对象都有这2个方法，意思就是当在一个实例Java对象上调用wait方法，那么当前线程就会从执行状态转变成等待状态，同时释放在实例对象上的锁，直到其它线程在刚才那个实例对象上调用notify方法并且释放实例对象上的锁，那么刚才那个当前线程才会再次获取实例对象锁并且继续执行。这样我们通过object对象就可以让多线程之间进行有效通信。

    由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized 代码块执行，说明当前线程一定是获取了锁的。
当线程执行wait()方法时候，会释放当前的锁，然后让出CPU，进入等待状态。
只有当 notify/notifyAll() 被执行时候，才会唤醒一个或多个正处于等待状态的线程，然后继续往下执行，直到执行完synchronized 代码块的代码或是中途遇到wait() ，再次释放锁。
也就是说，notify/notifyAll() 的执行只是唤醒沉睡的线程，而不会立即释放锁，锁的释放要看代码块的具体执行情况。所以在编程中，尽量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出临界区，以唤醒其他线程

—通过上面，我的理解是：执行线程1 执行wait方法之前，肯定会获得锁，调用wait方法后，线程1状态从执行转变为等待，并释放锁；线程2获得锁后，执行到notify方法后，会唤醒线程1，这里要注意了，线程1被唤醒不会立即继续执行，而是被block住，因为线程2并没有释放锁，等线程2执行完synchronized 代码块后，释放锁后，线程1才开始继续执行。看下面的例子，就明白了：

package me.lishuo;
 
/**
 * @date 2018/7/21 下午5:10
 */
public class Demo{
    final static Object person =new Object();
    public static class T1 extends Thread{
        public void run(){
            synchronized (person){
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 come");
                try{
                    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 wait");
                    person.wait();
                }catch (InterruptedException r){
                    r.getStackTrace();
                }
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 over");
            }
        }
    }
    public static class T2 extends Thread{
        public void run(){
            synchronized (person){
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T2 come");
                person.notify();
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T2 over");
                try{
                    Thread.sleep(2000);
                }catch (InterruptedException r){
                    r.getStackTrace();
                }
 
            }
        }
    }
 
    public static void main(String args[]){
        try{
            Thread thread1=new T1();
            Thread thread2=new T2();
            thread1.start();
            thread2.start();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
 
    }
}

4、wait() 需要被try catch包围，中断也可以使wait等待的线程唤醒。
5、notify 和wait 的顺序不能错，如果A线程先执行notify方法，B线程在执行wait方法，那么B线程是无法被唤醒的。
6、notify 和 notifyAll的区别（更多了解，请看我博客的另一篇文章）
notify方法只唤醒一个等待（对象的）线程并使该线程开始执行。所以如果有多个线程等待一个对象，这个方法只会唤醒其中一个线程，选择哪个线程取决于操作系统对多线程管理的实现。notifyAll 会唤醒所有等待(对象的)线程，尽管哪一个线程将会第一个处理取决于操作系统的实现。如果当前情况下有多个线程需要被唤醒，推荐使用notifyAll 方法。比如在生产者-消费者里面的使用，每次都需要唤醒所有的消费者或是生产者，以判断程序是否可以继续往下执行。
7、在多线程中要测试某个条件的变化，使用if 还是while？
　　要注意，notify唤醒沉睡的线程后，线程会接着上次的执行继续往下执行。所以在进行条件判断时候，可以先把 wait 语句忽略不计来进行考虑，显然，要确保程序一定要执行，并且要保证程序直到满足一定的条件再执行，要使用while来执行，以确保条件满足和一定执行。如下代码：

public class K {
    //状态锁
    private Object lock;
    //条件变量
    private int now,need;
    public void produce(int num){
        //同步
        synchronized (lock){
           //当前有的不满足需要，进行等待
            while(now < need){
                try {
                    //等待阻塞
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("我被唤醒了！");
            }
           // 做其他的事情
        }
    }
}

显然，只有当前值满足需要值的时候，线程才可以往下执行，所以，必须使用while 循环阻塞。注意，wait() 当被唤醒时候，只是让while循环继续往下走.如果此处用if的话，意味着if继续往下走，会跳出if语句块。但是，notifyAll 只是负责唤醒线程，并不保证条件云云，所以需要手动来保证程序的逻辑。

8、实现生产者和消费者问题

什么是生产者-消费者问题呢？
　　
　　如上图，假设有一个公共的容量有限的池子，有两种人，一种是生产者，另一种是消费者。需要满足如下条件：

1、生产者产生资源往池子里添加，前提是池子没有满，如果池子满了，则生产者暂停生产，直到自己的生成能放下池子。

2、消费者消耗池子里的资源，前提是池子的资源不为空，否则消费者暂停消耗，进入等待直到池子里有资源数满足自己的需求。

- 仓库类

import java.util.LinkedList;

/**
 *  生产者和消费者的问题
 *  wait、notify/notifyAll() 实现
 */
public class Storage1 implements AbstractStorage {
    //仓库最大容量
    private final int MAX_SIZE = 100;
    //仓库存储的载体
    private LinkedList list = new LinkedList();

    //生产产品
    public void produce(int num){
        //同步
        synchronized (list){
            //仓库剩余的容量不足以存放即将要生产的数量，暂停生产
            while(list.size()+num > MAX_SIZE){
                System.out.println("【要生产的产品数量】:" + num + "\t【库存量】:"
                        + list.size() + "\t暂时不能执行生产任务!");

                try {
                    //条件不满足，生产阻塞
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            for(int i=0;i<num;i++){
                list.add(new Object());
            }

            System.out.println("【已经生产产品数】:" + num + "\t【现仓储量为】:" + list.size());

            list.notifyAll();
        }
    }

    //消费产品
    public void consume(int num){
        synchronized (list){

            //不满足消费条件
            while(num > list.size()){
                System.out.println("【要消费的产品数量】:" + num + "\t【库存量】:"
                        + list.size() + "\t暂时不能执行生产任务!");

                try {
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //消费条件满足，开始消费
            for(int i=0;i<num;i++){
                list.remove();
            }

            System.out.println("【已经消费产品数】:" + num + "\t【现仓储量为】:" + list.size());

            list.notifyAll();
        }
    }
}

-抽象仓库类

public interface AbstractStorage {
    void consume(int num);
    void produce(int num);
}

-生产者

public class Producer extends Thread{
    //每次生产的数量
    private int num ;

    //所属的仓库
    public AbstractStorage abstractStorage;

    public Producer(AbstractStorage abstractStorage){
        this.abstractStorage = abstractStorage;
    }

    public void setNum(int num){
        this.num = num;
    }

    // 线程run函数
    @Override
    public void run()
    {
        produce(num);
    }

    // 调用仓库Storage的生产函数
    public void produce(int num)
    {
        abstractStorage.produce(num);
    }
}

-消费者

public class Consumer extends Thread{
    // 每次消费的产品数量
    private int num;

    // 所在放置的仓库
    private AbstractStorage abstractStorage1;

    // 构造函数，设置仓库
    public Consumer(AbstractStorage abstractStorage1)
    {
        this.abstractStorage1 = abstractStorage1;
    }

    // 线程run函数
    public void run()
    {
        consume(num);
    }

    // 调用仓库Storage的生产函数
    public void consume(int num)
    {
        abstractStorage1.consume(num);
    }

    public void setNum(int num){
        this.num = num;
    }
}

-测试

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        // 仓库对象
        AbstractStorage abstractStorage = new Storage1();

        // 生产者对象
        Producer p1 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p2 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p3 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p4 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p5 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p6 = new Producer(abstractStorage);
        Producer p7 = new Producer(abstractStorage);

        // 消费者对象
        Consumer c1 = new Consumer(abstractStorage);
        Consumer c2 = new Consumer(abstractStorage);
        Consumer c3 = new Consumer(abstractStorage);

        // 设置生产者产品生产数量
        p1.setNum(10);
        p2.setNum(10);
        p3.setNum(10);
        p4.setNum(10);
        p5.setNum(10);
        p6.setNum(10);
        p7.setNum(80);

        // 设置消费者产品消费数量
        c1.setNum(50);
        c2.setNum(20);
        c3.setNum(30);

        // 线程开始执行
        c1.start();
        c2.start();
        c3.start();

        p1.start();
        p2.start();
        p3.start();
        p4.start();
        p5.start();
        p6.start();
        p7.start();
    }
}

-输出

【要消费的产品数量】:50    【库存量】:0    暂时不能执行生产任务!
【要消费的产品数量】:20    【库存量】:0    暂时不能执行生产任务!
【要消费的产品数量】:30    【库存量】:0    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:10
【要消费的产品数量】:30    【库存量】:10    暂时不能执行生产任务!
【要消费的产品数量】:20    【库存量】:10    暂时不能执行生产任务!
【要消费的产品数量】:50    【库存量】:10    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:20
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:30
【要消费的产品数量】:50    【库存量】:30    暂时不能执行生产任务!
【已经消费产品数】:20    【现仓储量为】:10
【要消费的产品数量】:30    【库存量】:10    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:20
【要消费的产品数量】:50    【库存量】:20    暂时不能执行生产任务!
【要消费的产品数量】:30    【库存量】:20    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:30
【已经消费产品数】:30    【现仓储量为】:0
【要消费的产品数量】:50    【库存量】:0    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:10    【现仓储量为】:10
【要消费的产品数量】:50    【库存量】:10    暂时不能执行生产任务!
【已经生产产品数】:80    【现仓储量为】:90
【已经消费产品数】:50    【现仓储量为】:40