7.3java線程深度解析:線程的交互

線程交互式一個很復(fù)雜的問題

一.線程交互的基礎(chǔ)知識

線程交互知識點需要從java.lang.Object的類的三個方法來學(xué)習：

void notify()
喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程氯哮。
void notifyAll()
喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的所有線程。
void wait()
導(dǎo)致當前的線程等待商佛，直到其他線程調(diào)用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法喉钢。
[注]以上三個都是objcect的方法，很多面試題會考察這個知識點良姆。

object擁有的方法

當然肠虽，wait()還有另外兩個重載方法：
void wait(long timeout)
導(dǎo)致當前的線程等待，直到其他線程調(diào)用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法玛追，或者超過指定的時間量税课。
void wait(long timeout, int nanos)
導(dǎo)致當前的線程等待闲延，直到其他線程調(diào)用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某個線程中斷當前線程韩玩，或者已超過某個實際時間量垒玲。
wait(long timeout, int nanos)
以上這些方法是幫助線程傳遞線程關(guān)心的時間狀態(tài)。

關(guān)于等待/通知找颓，要記住的關(guān)鍵點是：
必須從同步環(huán)境內(nèi)調(diào)用wait()合愈、notify()、notifyAll()方法击狮。線程不能調(diào)用對象上等待或通知的方法佛析，除非它擁有那個對象的鎖。
wait()彪蓬、notify()寸莫、notifyAll()都是Object的實例方法。與每個對象具有鎖一樣寞焙，每個對象可以有一個線程列表储狭，他們等待來自該信號（通知）互婿。線程通過執(zhí)行對象上的wait()方法獲得這個等待列表捣郊。從那時候起，它不再執(zhí)行任何其他指令慈参，直到調(diào)用對象的notify()方法為止呛牲。如果多個線程在同一個對象上等待，則將只選擇一個線程（不保證以何種順序）繼續(xù)執(zhí)行驮配。如果沒有線程等待娘扩，則不采取任何特殊操作。
例子

/** 
* 計算輸出其他線程鎖計算的數(shù)據(jù) 
* 
* @author leizhimin 2008-9-15 13:20:38 
*/ 
public class ThreadA { 
    public static void main(String[] args) { 
        ThreadB b = new ThreadB(); 
        //啟動計算線程 
        b.start(); 
        //線程A擁有b對象上的鎖壮锻。線程為了調(diào)用wait()或notify()方法琐旁，該線程必須是那個對象鎖的擁有者 
        synchronized (b) { 
            try { 
                System.out.println("等待對象b完成計算。猜绣。灰殴。"); 
                //當前線程A等待 
                b.wait(); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("b對象計算的總和是：" + b.total); 
        } 
    } 
}

** 
* 計算1+2+3 ... +100的和 
* 
* @author leizhimin 2008-9-15 13:20:49 
*/ 
public class ThreadB extends Thread { 
    int total; 

    public void run() { 
        synchronized (this) { 
            for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                total += i; 
            } 
            //（完成計算了）喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程，在本例中線程A被喚醒 
            notify(); 
        } 
    } 
}

等待對象b完成計算掰邢。牺陶。。
b對象計算的總和是：5050
Process finished with exit code 0

線程通過執(zhí)行對象上的wait()方法獲得這個等待列表辣之。從那時候起掰伸，它不再執(zhí)行任何其他指令，直到調(diào)用對象的notify()方法為止怀估。如果多個線程在同一個對象上等待狮鸭，則將只選擇一個線程（不保證以何種順序）繼續(xù)執(zhí)行合搅。如果沒有線程等待，則不采取任何特殊操作歧蕉。
千萬注意：
當在對象上調(diào)用wait()方法時历筝，執(zhí)行該代碼的線程立即放棄它在對象上的鎖。然而調(diào)用notify()時廊谓，并不意味著這時線程會放棄其鎖梳猪。如果線程雖然在完成同步代碼，則線程在移出之前不會放棄鎖蒸痹。因此春弥，只要調(diào)用notify()并不意味著這時該鎖變得可用。

wait釋放鎖

b.wait()為什么會讓A線程等待叠荠？
請看b.wait()所在代碼塊匿沛，它是在synchronized (b) {..}中。分析以下程序流程就理解了：
(01) 執(zhí)行main()方法榛鼎，A線程啟動逃呼，進入“Running狀態(tài)”！
(02) new ThreadB()者娱；新建B線程抡笼，B線程進入“New 狀態(tài)”！
(03) 調(diào)用b.start()黄鳍，B線程進入“Runnable狀態(tài)”推姻。根據(jù)博主的運行結(jié)果，我們假設(shè)B線程進入“Runnable狀態(tài)”之后框沟，沒有立即進入“Running狀態(tài)”藏古。即，沒有立即執(zhí)行ThreadB的run()方法忍燥。
(04) A線程執(zhí)行synchronized (b){...}拧晕，獲取B線程的鎖。假設(shè)梅垄，此時B線程進入“Running狀態(tài)”,即執(zhí)行到run()方法的synchronized (b){...}厂捞；但由于B線程的鎖已被A線程獲取，所以B線程需要等待A線程釋放鎖哎甲。
(05) A線程中執(zhí)行b.wait()方法蔫敲，此時，A線程釋放B線程的鎖炭玫。B線程獲取鎖奈嘿，并進入“Running”狀態(tài)；即執(zhí)行run()方法的synchronized (this) {...}吞加。而此時A線程的synchronized (b){...}需要等待“B線程通過notify()或notifyAll()喚醒”裙犹，并且同時A線程要“獲取鎖”才能繼續(xù)運行尽狠！
(05) B線程執(zhí)行notify()椎组，喚醒A線程乌妙；但A線程不能立即執(zhí)行，它需要等待B線程釋放鎖之后才能運行甫煞。
(06) B線程運行完畢掺冠，釋放鎖沉馆；A線程繼續(xù)運行，執(zhí)行b.wait()后面的代碼塊德崭。

二斥黑、多個線程在等待一個對象鎖時候使用notifyAll()

在多數(shù)情況下，最好通知等待某個對象的所有線程眉厨。如果這樣做锌奴，可以在對象上使用notifyAll()讓所有在此對象上等待的線程沖出等待區(qū)，返回到可運行狀態(tài)憾股。

package cn.thread;

/**
 * 計算1+2+3 ... +100的和
 * 
 * @author 林計欽
 * @version 1.0 2013-7-23 上午10:06:04
 */
public class ThreadSum2 extends Thread {
    int total = 0;

    @Override
    public void run() {

        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 101; i++) {
                total += i;
            }
            //通知所有在此對象上等待的線程 
            notifyAll();
        }

    }
}

package cn.thread;

/**
 * 線程的交互
 * 
 * @author 林計欽
 * @version 1.0 2013-7-23 上午10:04:11
 */
public class ThreadInteractionTest2 extends Thread{
    ThreadSum2 sum;
    
    public ThreadInteractionTest2(ThreadSum2 sum){
        this.sum=sum;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        synchronized (sum) {
            try {
                System.out.println("等待對象sum完成計算鹿蜀。。服球。");
                // 當前線程ThreadInteractionTest等待
                sum.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("sum對象計算的總和是：" + sum.total);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ThreadSum2 sum = new ThreadSum2();
        
        //啟動三個線程茴恰，分別獲取計算結(jié)果 
        new ThreadInteractionTest2(sum).start();
        new ThreadInteractionTest2(sum).start();
        new ThreadInteractionTest2(sum).start();
        
        // 啟動計算線程
        sum.start();
        
        
    }
}

等待對象sum完成計算。有咨。琐簇。
等待對象sum完成計算蒸健。座享。。
等待對象sum完成計算似忧。渣叛。。
sum對象計算的總和是：5050
sum對象計算的總和是：5050
sum對象計算的總和是：5050

在我查閱博客的時候盯捌，發(fā)現(xiàn)Java線程：線程的交互中出現(xiàn)了bug淳衙，bug如下

Thread[Thread-1,5,main]等待計算結(jié)果。饺著。箫攀。
Thread[Thread-2,5,main]等待計算結(jié)果。幼衰。靴跛。
Thread[Thread-3,5,main]等待計算結(jié)果。渡嚣。梢睛。
Exception in thread "Thread-0" java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner
at java.lang.Object.notifyAll(Native Method)
at threadtest.Calculator.run(Calculator.java:18)
Thread[Thread-1,5,main]計算結(jié)果為：5050
Thread[Thread-2,5,main]計算結(jié)果為：5050
Thread[Thread-3,5,main]計算結(jié)果為：5050
Process finished with exit code 0
然后文章分析了原因肥印，但是并沒有把解決方案寫上，寫了一個將绝葡，文章戛然而止深碱，出錯的原因在于

 public void run() { 
                synchronized (this) { 
                        for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                                total += i; 
                        } 
                } 
                //通知所有在此對象上等待的線程 
                notifyAll(); 
        }

應(yīng)該將notifyall加入到synchronized代碼同步塊中，這樣并不同步藏畅，notifyall（）中應(yīng)該和wait（）同步

談一下synchronized和wait()敷硅、notify()等的關(guān)系:
1、有synchronized的地方不一定有wait,notify
2愉阎、有wait,notify的地方必有synchronized.這是因為wait和notify不是屬于線程類竞膳，而是每一個對象都具有的方法，而且诫硕，這兩個方法都和對象鎖有關(guān)坦辟，有鎖的地方，必有synchronized章办。
另外锉走，注意一點：如果要把notify和wait方法放在一起用的話，必須先調(diào)用notify后調(diào)用wait藕届，因為如果調(diào)用完wait挪蹭，該線程就已經(jīng)不是current thread了。
當調(diào)用wait()后休偶，線程會釋放掉它所占有的“鎖標志”梁厉，從而使線程所在對象中的其它synchronized數(shù)據(jù)可被別的線程使用。

為什么notify(), wait()等函數(shù)定義在Object中踏兜，而不是Thread中词顾？
??Object中的wait(), notify()等函數(shù)，和synchronized一樣碱妆，會對“對象的同步鎖”進行操作肉盹。
??wait()會使“當前線程”等待，因為線程進入等待狀態(tài)疹尾，所以線程應(yīng)該釋放它鎖持有的“同步鎖”上忍，否則其它線程獲取不到該“同步鎖”而無法運行！
OK纳本，線程調(diào)用wait()之后窍蓝，會釋放它鎖持有的“同步鎖”；而且繁成，根據(jù)前面的介紹吓笙，我們知道：等待線程可以被notify()或notifyAll()喚醒。現(xiàn)在朴艰，請思考一個問題：notify()是依據(jù)什么喚醒等待線程的观蓄？或者說混移，wait()等待線程和notify()之間是通過什么關(guān)聯(lián)起來的？答案是：依據(jù)“對象的同步鎖”侮穿。

負責喚醒等待線程的那個線程(我們稱為“喚醒線程”)歌径，它只有在獲取“該對象的同步鎖”(這里的同步鎖必須和等待線程的同步鎖是同一個)，并且調(diào)用notify()或notifyAll()方法之后亲茅，才能喚醒等待線程回铛。雖然，等待線程被喚醒克锣；但是茵肃，它不能立刻執(zhí)行，因為喚醒線程還持有“該對象的同步鎖”袭祟。必須等到喚醒線程釋放了“對象的同步鎖”之后验残，等待線程才能獲取到“對象的同步鎖”進而繼續(xù)運行。

總之巾乳，notify(), wait()依賴于“同步鎖”您没，而“同步鎖”是對象鎖持有，并且每個對象有且僅有一個胆绊！這就是為什么notify(), wait()等函數(shù)定義在Object類氨鹏，而不是Thread類中的原因。

參考（轉(zhuǎn)載）博客
Java線程：線程的交互
 Java多線程-線程的交互
 Java線程詳解