JDK1.9-等待喚醒機制

等待喚醒機制

1.1 線程間通信

**概念：**多個線程在處理同一個資源，但是處理的動作（線程的任務）卻不相同。

比如：線程A用來生成包子的，線程B用來吃包子的，包子可以了解為同一資源，線程A與線程B處理的動作，一個是生産，一個是消費，那麼線程A與線程B之間就存線上程通信問題。

為什麼要處理線程間通信：

多個線程并發執行時, 在預設情況下CPU是随機切換線程的，當我們需要多個線程來共同完成一件任務，并且我們希望他們有規律的執行, 那麼多線程之間需要一些協調通信，以此來幫我們達到多線程共同操作一份資料。

如何保證線程間通信有效利用資源：

多個線程在處理同一個資源，并且任務不同時，需要線程通信來幫助解決線程之間對同一個變量的使用或操作。 就是多個線程在操作同一份資料時， 避免對同一共享變量的争奪。也就是我們需要通過一定的手段使各個線程能有效的利用資源。而這種手段即—— 等待喚醒機制。

1.2 等待喚醒機制

什麼是等待喚醒機制

這是多個線程間的一種協作機制。談到線程我們經常想到的是線程間的競争（race），比如去争奪鎖，但這并不是故事的全部，線程間也會有協作機制。就好比在公司裡你和你的同僚們，你們可能存在在晉升時的競争，但更多時候你們更多是一起合作以完成某些任務。

就是在一個線程進行了規定操作後，就進入等待狀态（wait()）， 等待其他線程執行完他們的指定代碼過後 再将其喚醒（notify()）;在有多個線程進行等待時， 如果需要，可以使用 notifyAll()來喚醒所有的等待線程。

wait/notify 就是線程間的一種協作機制。

等待喚醒中的方法

等待喚醒機制就是用于解決線程間通信的問題的，使用到的3個方法的含義如下：

1. wait：線程不再活動，不再參與排程，進入 wait set 中，是以不會浪費 CPU 資源，也不會去競争鎖了，這時的線程狀态即是 WAITING。它還要等着别的線程執行一個特别的動作，也即是“通知（notify）”在這個對象上等待的線程從wait set 中釋放出來，重新進入到排程隊列（ready queue）中
2. notify：則選取所通知對象的 wait set 中的一個線程釋放；例如，餐館有空位置後，等候就餐最久的顧客最先入座。
3. notifyAll：則釋放所通知對象的 wait set 上的全部線程。

注意：

哪怕隻通知了一個等待的線程，被通知線程也不能立即恢複執行，因為它當國中斷的地方是在同步塊内，而此刻它已經不持有鎖，是以她需要再次嘗試去擷取鎖（很可能面臨其它線程的競争），成功後才能在當初調用 wait 方法之後的地方恢複執行。

總結如下：

• 如果能擷取鎖，線程就從 WAITING 狀态變成 RUNNABLE 狀态；
• 否則，從 wait set 出來，又進入 entry set，線程就從 WAITING 狀态又變成 BLOCKED 狀态

調用wait和notify方法需要注意的細節

1. wait方法與notify方法必須要由同一個鎖對象調用。因為：對應的鎖對象可以通過notify喚醒使用同一個鎖對象調用的wait方法後的線程。
2. wait方法與notify方法是屬于Object類的方法的。因為：鎖對象可以是任意對象，而任意對象的所屬類都是繼承了Object類的。
3. wait方法與notify方法必須要在同步代碼塊或者是同步函數中使用。因為：必須要通過鎖對象調用這2個方法。

1.3 生産者與消費者問題

等待喚醒機制其實就是經典的“生産者與消費者”的問題。

就拿生産包子消費包子來說等待喚醒機制如何有效利用資源：

包子鋪線程生産包子，吃貨線程消費包子。當包子沒有時（包子狀态為false），吃貨線程等待，包子鋪線程生産包子（即包子狀态為true），并通知吃貨線程（解除吃貨的等待狀态）,因為已經有包子了，那麼包子鋪線程進入等待狀态。接下來，吃貨線程能否進一步執行則取決于鎖的擷取情況。如果吃貨擷取到鎖，那麼就執行吃包子動作，包子吃完（包子狀态為false），并通知包子鋪線程（解除包子鋪的等待狀态）,吃貨線程進入等待。包子鋪線程能否進一步執行則取決于鎖的擷取情況。
           

代碼示範：

包子資源類：

public class BaoZi {
     String  pier ;
     String  xianer ;
     boolean  flag = false ;//包子資源 是否存在  包子資源狀态
}
           

吃貨線程類：

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){//沒包子
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃貨正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
                bz.flag = false;
                bz.notify();
            }
        }
    }
}
           

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){//包子資源  存在
                    try {

                        bz.wait();

                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                // 沒有包子  造包子
                System.out.println("包子鋪開始做包子");
                if(count%2 == 0){
                    // 冰皮  五仁
                    bz.pier = "冰皮";
                    bz.xianer = "五仁";
                }else{
                    // 薄皮  牛肉大蔥
                    bz.pier = "薄皮";
                    bz.xianer = "牛肉大蔥";
                }
                count++;

                bz.flag=true;
                System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
                System.out.println("吃貨來吃吧");
                //喚醒等待線程 （吃貨）
                bz.notify();
            }
        }
    }
}
           

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //等待喚醒案例
        BaoZi bz = new BaoZi();

        ChiHuo ch = new ChiHuo("吃貨",bz);
        BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子鋪",bz);

        ch.start();
        bzp.start();
    }
}
           

包子鋪開始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃貨來吃吧
吃貨正在吃冰皮五仁包子
包子鋪開始做包子
包子造好了：薄皮牛肉大蔥
吃貨來吃吧
吃貨正在吃薄皮牛肉大蔥包子
包子鋪開始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃貨來吃吧
吃貨正在吃冰皮五仁包子