线程间的通信

1.等待/通知机制:方法wait()的作用是使当前执行代码的线程进行等待,wait()方法是Object类的方法。该方法用来将当前线程置入“预执行队列”中,并且在wait()所在的代码行处停止执行,直到接到通知或被中断为止。在调用wait()之前,线程必须获得该对象的对象级别锁,即只能在同步方法或同步块中调用wait()方法。在执行wait()方法后,当线程释放锁。在从wait()返回之前,线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用wait()时没有持有适当的锁,则抛出IllegalMonitorStateException,它是RuntimeException的一个子类,因此,不需要try-catch语句进行捕捉异常。

      方法notify()也要在同步方法或同步块中调用,即在调用前,线程也必须获得该对象的对象级别锁。如果调用notify()时没有持有适当的锁,也会抛出IllegalMonitorStateException。该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程,如果有多个线程等待,则由线程规划器随机挑选出其中一个呈wait状态的线程,对其发出通知notify,并使它等待获取该对象的对象锁。

      需要说明的是,在执行notify()方法后,当前线程不会马上释放该对象锁,呈wait状态的线程也并不能马上获取该对象锁,要等到执行notify()方法的线程将程序执行完,也就是退出synchronized代码块后当前线程才会释放锁,而呈wait状态所在的线程才可以获取该对象锁。当第一个获得了该对象锁的wait线程运行完毕,他会释放掉该对象锁,此时如果该对象没有再次使用notify语句,则即便该对象已经空闲,其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知,还会继续阻塞在wait状态,直到这个对象发出一个notify或notifyAll。


    2.线程运行状态的变化

      关键字synchronized可以将任何一个Object对象作为同步对象来看待,而Java为每个Object都实现了wait()和notify()方法,

(为什么wait()和notify()要在object中定义?

      因为这些方法在操作同步线程时,都必须要标识它们操作线程的锁,只有同一个锁上的被wait等待线程,可以被同一个锁上的notify唤醒,不可以对不同锁中的线程进行唤醒。也就是说,等待和唤醒必须是同一个锁。而锁可以是任意对象,所以可以被任意对象调用的方法是定义在object类中。)

       它们必须用在被synchronized同步的Object的临界区内。通过调用wait()方法可以使处于临界区内的线程进入等待状态,同时释放被同步对象锁。而notify操作可以唤醒一个因调用了wait操作而处于阻塞状态中的线程,使其进入就需状态。被重新唤醒的线程会试图重新获得临界区的控制权,也就是锁,并继续执行临界区内wait之后的代码。如果发出notify操作时没有处于阻塞中的线程,那么该命令会被忽略。

       wait()方法可以使调用方法的线程释放共享资源的锁,然后从运行状态退出,进入等待队列,直到被再次唤醒。

       notify()方法可以随机唤醒等待队列中等待同一共享资源的“一个”线程,并使该线程退出等待队列,进入可运行状态。此时,优先级最高的那个线程最先执行,但也有可能是随机执行,因为这要取决与JVM虚拟机的实现。


线程状态切换示意图

    1)新创建一个新的线程对象后,再调用它的start()方法,系统会为此线程分配CPU资源,使其处于Runnable(可运行)状态,这是一个准备运行阶段。如果线程抢占到CPU资源,此线程就处于Running(运行)状态。

    2)Runnable状态和Running状态可相互切换,因为有可能线程运行一段时间后,有其他高优先级线程抢占了CPU资源,这时线程就从Running状态变成Runnable状态。

      线程进入Runnable状态大体分为如下5种情况:

     -调用sleep()方法后经过的时间超过了指定的休眠时间。

     -线程调用的阻塞IO已经返回,阻塞方法执行完毕。

     -线程成功的获得了试图同步的监视器。

     -线程正在等待某个通知,其他线程发出了通知。

     -处于挂起状态的线程调用了resume恢复方法。

    3)Blocked是阻塞的意思,例如遇到了一个IO操作,此时CPU处于空闲状态可能会转而把CPU时间片分配给其他线程,这时也可以称为“暂停”状态。Blocked状态结束后,进入Runnable状态,等待系统重新分配资源。

       出现阻塞的情况大体分为如下5种:

      -线程调用sleep方法,主动放弃占用的处理器资源。

      -线程调用了阻塞式IO方法,在该方法返回前,该线程被阻塞。

      -线程试图获得一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程所持有。

      -线程等待某个通知。

      -程序调用了suspend方法将该线程挂起。此方法容易造成死锁,尽量避免使用。

   4)run()方法运行结束后进入销毁阶段,整个线程执行完毕。

    每个锁对象都有两个队列,一个是就绪队列,一个是阻塞队列。就绪队列存储了将要获得锁的线程,阻塞队列存储了被阻塞的线程。一个线程被唤醒后,才会进入就绪队列,等待CPU的调度;反之,一个线程被wait后,就会进入阻塞队列,等待下一次被唤醒。


3.方法wait()锁释放与notify()锁不释放:当方法wait()被执行后,锁被自动释放,但执行完notify()方法,锁却不自动释放。

   当线程呈wait()状态时,调用线程对象的interrupt方法会出现InterruptedException异常。

1)执行 完同步代码块就会释放对象锁。

2)在执行同步代码块的过程中,遇到异常而导致线程终止,锁也会被释放。

3)在执行同步代码块的过程中,执行了锁所属对象的wait()方法,这个线程会释放对象锁,而此线程对象会进入线程等待池中,等待被唤醒。

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