06-Java多线程（六）- 线程的交互

线程交互是比较复杂的问题，SCJP要求不很基础：给定一个场景，编写代码来恰当使用等待、通知和通知所有线程。

一、线程交互的基础知识

SCJP所要求的线程交互知识点需要从java.lang.Object的类的三个方法来学习：

void notify()：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
void notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
void wait()：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。

当然，wait()还有另外两个重载方法：

void wait(long timeout)：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量。
void wait(long timeout, int nanos)：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某个线程中断当前线程，或者已超过某个实际时间量。

以上这些方法是帮助线程传递线程关心的时间状态。

关于等待/通知，要记住的关键点是：必须从同步环境内调用wait()、notify()、notifyAll()方法。线程不能调用对象上等待或通知的方法，除非它拥有那个对象的锁。

wait()、notify()、notifyAll()都是Object的实例方法。与每个对象具有锁一样，每个对象可以有一个线程列表，他们等待来自该信号（通知）。线程通过执行对象上的wait()方法获得这个等待列表。

从那时候起，它不再执行任何其他指令，直到调用对象的notify()方法为止。如果多个线程在同一个对象上等待，则将只选择一个线程（不保证以何种顺序）继续执行。如果没有线程等待，则不采取任何特殊操作。

下面看个例子就明白了：

/** 
* 计算输出其他线程锁计算的数据 
*/ 
public class ThreadA { 
    public static void main(String[] args) { 
        ThreadB b = new ThreadB(); 
        //启动计算线程 
        b.start(); 
        //线程A拥有b对象上的锁。线程为了调用wait()或notify()方法，该线程必须是那个对象锁的拥有者 
        synchronized (b) { 
            try { 
                System.out.println("等待对象b完成计算。。。"); 
                //当前线程A等待 
                b.wait(); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("b对象计算的总和是：" + b.total); 
        } 
    } 
}

/** 
* 计算1+2+3 ... +100的和 
*/ 
public class ThreadB extends Thread { 
    int total; 
    public void run() { 
        synchronized (this) { 
            for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                total += i; 
            } 
            //（完成计算了）唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，在本例中线程A被唤醒 
            notify(); 
        } 
    } 
}

等待对象b完成计算。。。 
b对象计算的总和是：5050 
Process finished with exit code 0

千万注意：当在对象上调用wait()方法时，执行该代码的线程立即放弃它在对象上的锁。然而调用notify()时，并不意味着这时线程会放弃其锁。如果线程荣然在完成同步代码，则线程在移出之前不会放弃锁。因此，只要调用notify()并不意味着这时该锁变得可用。

二、多个线程在等待一个对象锁时候使用notifyAll()

在多数情况下，最好通知等待某个对象的所有线程。如果这样做，可以在对象上使用notifyAll()让所有在此对象上等待的线程冲出等待区，返回到可运行状态。

下面给个例子：

/** 
* 计算线程 
*/ 
public class Calculator extends Thread { 
        int total; 
        public void run() { 
                synchronized (this) { 
                        for (int i = 0; i < 101; i++) { 
                                total += i; 
                        } 
                } 
                //通知所有在此对象上等待的线程 
                notifyAll(); 
        } 
}

/** 
* 获取计算结果并输出 
* 
* @author leizhimin 2008-9-20 11:15:22 
*/ 
public class ReaderResult extends Thread { 
        Calculator c; 
        public ReaderResult(Calculator c) { 
                this.c = c; 
        } 
        public void run() { 
                synchronized (c) { 
                        try { 
                                System.out.println(Thread.currentThread() + "等待计算结果。。。"); 
                                c.wait(); 
                        } catch (InterruptedException e) { 
                                e.printStackTrace(); 
                        } 
                        System.out.println(Thread.currentThread() + "计算结果为：" + c.total); 
                } 
        } 
        public static void main(String[] args) { 
                Calculator calculator = new Calculator(); 
                //启动三个线程，分别获取计算结果 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                new ReaderResult(calculator).start(); 
                //启动计算线程 
                calculator.start(); 
        } 
}
运行结果：
Thread[Thread-1,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-2,5,main]等待计算结果。。。
Thread[Thread-3,5,main]等待计算结果。。。
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]计算结果为：5050
Thread[Thread-2,5,main]计算结果为：5050
Thread[Thread-3,5,main]计算结果为：5050
Process finished with exit code 0

运行结果表明，程序中有异常，并且多次运行结果可能有多种输出结果。这就是说明，这个多线程的交互程序还存在问题。究竟是出了什么问题，需要深入的分析和思考，下面将做具体分析。

实际上，上面这个代码中，我们期望的是读取结果的线程在计算线程调用notifyAll()之前等待即可。 但是，如果计算线程先执行，并在读取结果线程等待之前调用了notify()方法，那么又会发生什么呢？

这种情况是可能发生的。因为无法保证线程的不同部分将按照什么顺序来执行。幸运的是当读取线程运行时，它只能马上进入等待状态—-它没有做任何事情来检查等待的事件是否已经发生。

—-因此，如果计算线程已经调用了notifyAll()方法，那么它就不会再次调用notifyAll()，—-并且等待的读取线程将永远保持等待。这当然是开发者所不愿意看到的问题。

因此，当等待的事件发生时，需要能够检查notifyAll()通知事件是否已经发生。

本文出自 “熔 岩” 博客，转载：[http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/99157](http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/99157 "http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/99157")

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