【并发编程】 --- 线程间的通信wait、notify、notifyAll
文章目录1 wait、notify、notifyAll简单介绍1.1 使用方法 + 为什么不是Thread类的方法1.2 什么时候加锁、什么时候释放锁？1.3 notify、notifyAll的区别2 两个比较经典的使用案例2.1 案例1 --- ABCABC。。。三个线程顺序打印问题2.1.1 题目2.1.2 题目分析2.1.3 我的答案2.2 生产者消费者问题2.2.1 题目2.2.2 题目分析2.2.3 我的答案
作者：nrsc
源码地址：https://github.com/nieandsun/concurrent-study.git
1 wait、notify、notifyAll简单介绍 1.1 使用方法 + 为什么不是Thread类的方法为什么不是Thread类的方法
首先应该明确wait、notify、notifyAll三个方法都是对锁对象的操作，而锁可以是任何对象。在java的世界中任何对象都属于Object类，因此这三个方法都是Object的方法, 而不是线程对象Thread的方法。
使用方法
需要注意两点：
（1）这三个方法必须在synchronized关键字包含的临界区(简单理解，就是代码块)内使用
（2）使用方式为锁对象.方法(),比如obj.wait();
1.2 什么时候加锁、什么时候释放锁？
必须要明确以下几点：
（1）notify和notifyAll方法不会释放锁，这两个方法只是通知其他使用该锁当锁但是在wait状态的线程，可以准备抢锁了
这里还要格外注意一点，其他使用该锁当锁且处于wait状态的线程只有被notify或notifyAll唤醒了，才有资格抢锁
（2）某个锁对象调用wait方法会立即释放当前线程的该对象锁 , 且其他线程通过notify/notifyAll方法通知该线程可以抢该对象锁时，如果当前线程抢到了，会从当前锁的wait方法之后开始执行 — 即从哪里wait，从哪里执行；
（3）在synchronized、wait、notify、notifyAll的组合里
加锁的方式只有一个即进入同步代码块时加锁；
释放锁的方式有两个： ①锁对象调用wait方法时会释放锁 ；② 走完同步代码块时自动释放锁
1.3 notify、notifyAll的区别
某个锁对象的notify只会唤醒一个使用该锁当锁且处于wait状态的线程；
某个锁对象的notifyAll方法会把所有使用该锁当锁且处于wait状态的线程都唤醒；
使用建议： 为了防止某些线程无法被通知到，建议都使用notifyAll。
感觉上学的时候好像就考过下面这两个案例☺☺☺
2.1 案例1 — ABCABC。。。三个线程顺序打印问题 2.1.1 题目三个线程，线程A不停打印A、线程B不停的打印B、线程C不停的打印C，如何通过synchronized、wait、notifyAll（或notify）的组合，使三个线程不停地且顺序地打印出ABCABC。。。
2.1.2 题目分析其实我在《【并发编程】— Thread类中的join方法》这篇文章里用join实现过类似的功能，有兴趣的可以看一下。。。
如果使用synchronized、wait、notifyAll（或notify）的组合的话，这个问题可以归结为下图所示的问题。即：
线程A走完 ，线程B走 —> 线程B走完，线程C走 —》 线程C走完，线程A走 。。。。
以线程A为起点进行分析，可知：
（1）要想线程A走完，线程B接着走，那肯定是线程A释放了线程B所需要的锁，这里设该锁为U，做进一步分析可知：
既然线程B需要线程A释放的锁U，那就意味着此时线程B中的锁U肯定处于wait状态； 同时要想线程A释放了锁U之后，线程B可以被唤醒，线程A还必须得进行锁U的notify或notifyAll（2）同理，要想线程B走完，线程C走，那肯定是线程C有一把处于wait状态的锁，这里设为V，需要线程B进行该锁的notify或notifyAll 并释放
（3）再同理，要想线程C走完，线程A接着走，那肯定是线程A有一把处于wait的锁，这里设为W，需要线程C进行该锁的notify或notifyAll 并释放
用图可以表示成下面的样子：
分析到这里我们可以再提炼一下：
前面的线程释放后自己要抢到的锁、第二把锁是自己要notify或notifyAll的锁,对应到每个线程，就可以这样描述
线程A需要两把锁，一把为线程C需要notify（或notifyAll）+ 释放的锁，可以认为该锁为C锁；另一把是自己需要notify（或notifyAll）+释放的锁，可以认为该锁为A锁
同理，线程B需要A线程notify（或notifyAll）+ 释放的锁A锁，自己需要notify（或notifyAll）+释放的B锁
再同理，线程C需要B线程notify（或notifyAll）+ 释放的锁B锁，自己需要notify（或notifyAll）+释放的C锁
分析到这里后，可以将上图改成下面的样子，这样理解起来，我感觉会更好一些：
分析到这里就可以写代码了。
2.1.3 我的答案 codepackage com.nrsc.ch1.base.producer_consumer.ABCABC;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.Test;
@Slf4j
@AllArgsConstructor
public class ABCABC implements Runnable {
private String obj;
//前一个线程需要释放，本线程需要wait的锁
private Object prev;
//本线程需要释放，下一个线程需要wait的锁
private Object self;
@Override
public void run() {
int i = 3;
while (i > 0) {
//为了在控制台好看到效果，我这里打印3轮
synchronized (prev) { //抢前面线程的锁
synchronized (self) {// 抢到自己应该释放的锁
System.out.println(obj);
i--;
self.notifyAll(); //唤醒其他线程抢self
}//释放自己应该释放的锁
try {
//走到这里本线程已经释放了自己应该释放的锁，接下来就需要让自己需要等待的锁进行等待就可以了
if (i > 0) { //我最开始没加这个条件，但是测试发现程序没停，其实分析一下就可以知道
//当前面i--使i=0了，其实该线程就已经完成3次打印了，就不需要再等前面的锁了
//因此这里加了该if判断
prev.wait();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object lockA = new Object();
Object lockB = new Object();
Object lockC = new Object();
//线程A需要等待C线程释放的锁，同时需要释放本线程该释放的锁A
new Thread(new ABCABC("A", lockC, lockA)).start();
Thread.sleep(1); //确保开始时A线程先执行
//线程B需要等待A线程释放的锁，同时需要释放本线程该释放的锁B
new Thread(new ABCABC("B", lockA, lockB)).start();
Thread.sleep(1); //确保开始时B线程第2个执行
//线程C需要等待B线程释放的锁，同时需要释放本线程该释放的锁C
new Thread(new ABCABC("C", lockB, lockC)).start();
}
}
测试结果：
如下图所示：
（1）有多个生产者，每个生产者都在不断的抢面包厂里的机器生产面包 —> 某个时间段只能有一个生产者进行生产 （2）厂里最多能存储20箱，也就是说当已经有20箱了，各个生产者就不能生产了，需要等待消费者消费了，才能继续生产 （3）消费者也有多个，他们也会抢着去面包厂买面包，但也是某个时间段，只能有一个消费者抢到买面包的资格在以上条件的基础上，写一个多线程程序，保证在生产者不断生产面包的同时，消费者也在不断的购买面包。
（注意： 不能写成生产者先生产了20箱，然后消费者再去消费20箱）
其实我觉得这个很简单，只需要想明白下面的两点肯定就可以把这个代码写出来。
对于生产者
（1）它们要不停地生产，直到面包的箱数大于等于20时，生产者就等待 —> 等着消费者去消费 （2）当面包的箱数小于20时，抢到生产权的生产者就生产，并通知消费者，我刚生产了一个，你们可以再继续消费了对于消费者
（1）他们要不停地消费，知道面包的箱数为0时，它们就等待 —> 等着生产这去生产 （2）当面包的箱数大于0时，抢到消费权的消费者就消费，并通知生产者，我刚消费了一个，你们可以再继续生产了 2.2.3 我的答案 生产者和消费者package com.nrsc.ch1.base.producer_consumer.multi;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class BreadProducerAndConsumer2 {
/***面包集合*/
private int i = 0;
/***
* 生产者 ,注意这里锁是当前对象,即this
*/
public synchronized void produceBread() {
//如果大于等于20箱，就等待 --- 如果这里为大于20的话，则20不会进入while，则会生产出21箱，所以这里应为>=
while (i >= 20) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
log.error("生产者{},等待出错", Thread.currentThread().getName(), e);
}
}
//如果不到20箱就继续生产
i++; //生产一箱
log.warn("{}生产一箱面包，现有面包{}个", Thread.currentThread().getName(), i);
//生产完,通知消费者进行消费
this.notifyAll();
}
/***
* 消费者
*/
public synchronized void consumeBread() {
//如果没有了就等待
while (i 0,所以进行消费
i--; //消费一箱
log.info("{}消费一个面包，现有面包{}个", Thread.currentThread().getName(), i);
//消费完,通知生产者进行生产
this.notifyAll();
}
}
测试类
package com.nrsc.ch1.base.producer_consumer.multi;
public class MultiTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
BreadProducerAndConsumer2 pc = new BreadProducerAndConsumer2();
/***
* 不睡眠几秒，效果不是很好，
* 因此我在
* 生产者线程里睡了12秒 --- 因为我觉得生产面包的时间应该长 ☻☻☻
* 消费者线程里睡了6秒 --- 因为我觉得买面包的时间应该快 ☻☻☻
*/
//生产者线程
for (int i = 0; i {
//每个线程都不停的生产
while (true) {
try {
Thread.sleep(12);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
pc.produceBread();
}
}, "生产者" + i).start();
}
//消费者线程
for (int i = 0; i {
//每个线程都不停的消费
while (true) {
try {
Thread.sleep(6);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
pc.consumeBread();
}
}, "消费者" + i).start();
}
}
}
测试效果如下：
作者：nrsc
