写在前面:无论是调用哪种等待和唤醒的方法,都必须是当前线程所持有的对象,否则会导致 java.lang.IllegalMonitorStateException 等并发安全问题。
以三个线程循环打印 XYZ 为例。
一、方法
1.1 Object 对象锁
可以通过 synchronized 对方法、对象实例、类加锁,并调用加锁对象的 Object#wait() (会释放线程持有的锁)和 Object#notify() 方法等待和唤醒线程。
class Main {// 打印次数private static final int times = 10;// 下一个打印的字母类型private static volatile int type = 0;public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 3; i++) {int v = i;new Thread(() -> print(v)).start();}}/*** curType:当前线程打印的类型* 对静态方法加锁,锁住的是类本身*/private static synchronized void print(int curType) {for (int i = 0; i < times; ) {try {// 如果当前类型不是自己的类型,则等待while (type != curType) {Main.class.wait();}char c = (char) ('X' + curType);System.out.print(c);type = (type + 1) % 3;i++;// 唤醒全部线程Main.class.notifyAll();} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}}
}
1.2 Lock#Condition 类
Condition 类与 Lock 类配合使用,允许多个 Condition 和一个 Lock 关联,提供了更加灵活强大的线程同步机制。
class Main {// 打印次数private static final int times = 10;// 下一个打印的字母类型private static volatile int type = 0;private static Lock lock = new ReentrantLock();private static Condition[] conditions = new Condition[3];static {for (int i = 0; i < 3; i++) {conditions[i] = lock.newCondition();}}public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 3; i++) {int v = i;new Thread(() -> print(v)).start();}}/*** curType:当前线程打印的类型*/private static void print(int curType) {for (int i = 0; i < times; ) {lock.lock();try {// 如果当前类型不是自己的类型,则等待while (type != curType) {conditions[curType].await();}char c = (char) ('X' + curType);System.out.print(c);type = (type + 1) % 3;i++;// 唤醒下一个线程conditions[type].signal();} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();} finally {lock.unlock();}}}
}
1.3 Semaphore
1.4 CyclicBarrier
1.5 CountDownLatch
二、注意事项
2.1 虚假唤醒
class Main {// 打印次数private static final int times = 10;// 下一个打印的字母类型private static volatile int type = 0;public static void main(String[] args) {Main1 main = new Main1();for (int i = 0; i < 3; i++) {int v = i;new Thread(() -> main.print(v)).start();}}private synchronized void print(int curType) {for (int i = 0; i < times; ) {try {// 如果当前类型不是自己的类型,则等待if (type != curType) {wait();}char c = (char) ('X' + curType);System.out.print(c);type = (type + 1) % 3;i++;// 唤醒全部线程notifyAll();} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}}
}
大家可以执行一下这段代码,会发现打印出来的结果是乱序的,问题的原因就是发生了虚假唤醒。
所谓虚假唤醒,指的是线程在没有满足唤醒条件的情况下被唤醒,发生的原因(排除自身代码逻辑问题)主要是内核线程调度器的调度策略不当(出于性能和效率的考量,会提前唤醒某些线程)。
而只需要把这里改成 while 循环,在线程被唤醒后再检查一遍是否满足唤醒条件即可。
while (type != curType) {wait();
}
2.2 IllegalMonitorStateException 异常原因
调用等待和唤醒方法的线程没有持有对应的锁。
// 正确
Object lock = new Object();
synchronized(lock){lock.wait();
}// 错误,this.wait() 关联的是当前对象实例的锁,而不是 lock 实例
// 当前线程并未对当前对象实例加锁,抛出 IllegalMonitorStateException 异常
Object lock = new Object();
synchronized(lock){this.wait();
}