JAVA多线程之（wait notify）

在JAVA中，并没有类似于操作系统PV原语操作、进程互斥等相关的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized来实现的，需要说明的是，JAVA的synchronized类似于操作系统概念中的互斥内存块，在JAVA中的Object类型中，都是带有一个内存锁的，在有线程获取该内存锁后，其它线程无法访问该内存，从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理，就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static
XXX)的区别了，synchronized就是针对内存区块申请内存锁，this关键字代表类的一个对象，所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作，而static成员属于类专有，其内存空间为该类所有成员共有，这就导致synchronized()对static成员加锁，相当于对类加锁，也就是在该类的所有成员间实现互斥，在同一时间只有一个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥，明白这些基本就已经够了。但如果需要在线程间相互唤醒的话就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。

Object.wait()与Object.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用，也就是wait与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作，从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后，主动释放对象锁，同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程，才能继续获取对象锁，并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束，自动释放锁后，JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程，释放CPU控制权，主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时，并且会释放线程占有的锁。

只是从理论上讲可能不太明白，下面就以生产者与消费者来举例说明，主要有一个线程共享对象CakeCache管理蛋糕、消费者Customer和生产者Productor：

线程共享对象CakeCache，实现线程间互斥的控制，代码如下：

package nc.com.thread.traditional.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CakeCache {
//蛋糕存放缓存
private List<Cake> cache=null;
//缓存容量限制
private int limited=10;
private CakeCache(){
cache = new ArrayList<Cake>(limited);
}
private static class SingleHoder{
private static CakeCache instance = new CakeCache();
}

public static  CakeCache getInstance(){
return SingleHoder.instance;
}

public synchronized void addCake(Cake cake) throws Exception{
while(cache.size()>=limited){
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"等待放入蛋糕，缓存池已满");
//wait方法会让线程进入阻塞状态，并且会释放线程占有的锁，并交出CPU执行权限。
this.wait();
if(cache.size()<limited){
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"被唤醒,可以继续生产");
}
}
cache.add(cake);
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"放入蛋糕："+cake.toString()+"，池中总共蛋糕"+cache.size());
this.notify();
}

public synchronized Cake getCake() throws Exception{
while(cache.size()<=0){
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"等待获取蛋糕，缓存池已空");
//wait方法会让线程进入阻塞状态，并且会释放线程占有的锁，并交出CPU执行权限。
this.wait();
if(cache.size()>0){
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"被唤醒，缓存池已有蛋糕");
}

}
Cake  cake =cache.remove(0);
System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"获得蛋糕："+cake.toString()+"，池中剩下总共蛋糕"+cache.size());
this.notify();
return cake;
}

}

生产者Productor:

package nc.com.thread.traditional.example;

public class Productor  implements Runnable{
@Override
public void run() {
try {
while(true){
Cake  cake =  new Cake();
cake.setPrice((int) Thread.currentThread().getId());
cake.setColor("线程"+Thread.currentThread().getName()+"放入red");
CakeCache.getInstance().addCake(cake);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

消费者Customer：

package nc.com.thread.traditional.example;
public class Customer  implements Runnable{
@Override
public void run() {
try {
while(true){
Thread.sleep(2000);
Cake  cake=CakeCache.getInstance().getCake();
//对蛋糕处理
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

测试类TraditionalThreadCommunication：

package nc.com.thread.traditional.example;

public class TraditionalThreadCommunication {

public static void main(String[] args) {

for(int num =0;num<10;num++){
Customer c = new Customer();
new Thread(c,"消费者"+num).start();

}
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int num =0;num<2;num++){
Productor p = new Productor();
new Thread(p,"生产者"+num).start();
}
}
}

输出结果：

线程消费者0等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者9等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者7等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者5等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者3等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者1等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者8等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者6等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者2等待获取蛋糕，缓存池已空

线程消费者4等待获取蛋糕，缓存池已空

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕1

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕2

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕3

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕4

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕5

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕6

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕7

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕8

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕9

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕10

线程生产者1等待放入蛋糕，缓存池已满

线程生产者0等待放入蛋糕，缓存池已满

线程消费者0被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者0获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕9

线程生产者1被唤醒,可以继续生产

线程生产者1放入蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中总共蛋糕10

线程生产者1等待放入蛋糕，缓存池已满

线程生产者0等待放入蛋糕，缓存池已满

线程消费者4被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者4获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕9

线程消费者2被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者2获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕8

线程消费者6被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者6获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕7

线程消费者8被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者8获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕6

线程消费者1被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者1获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕5

线程消费者3被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者3获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕4

线程消费者5被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者5获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕3

线程消费者7被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者7获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕2

线程消费者9被唤醒，缓存池已有蛋糕

线程消费者9获得蛋糕：Cake [color=线程生产者1放入red, price=19]，池中剩下总共蛋糕1

线程生产者0被唤醒,可以继续生产