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  • 多线程编程核心技术(六)用"等待-通知"机制优化循环等待

    死锁的一种解决方式可以通过循环来对资源进行重复请求做到。循环的作用就是为了获取资源。

    // 一次性申请转出账户和转入账户,直到成功
    while(!actr.apply(this, target))
      ;
    

    如果 apply() 操作耗时非常短,而且并发冲突量也不大时,这个方案还挺不错的,因为这种场景下,循环上几次或者几十次就能一次性获取转出账户和转入账户了。但是如果 apply() 操作耗时长,或者并发冲突量大的时候,循环等待这种方案就不适用了,因为在这种场景下,可能要循环上万次才能获取到锁,太消耗 CPU 了。

    为了获取资源,也就是前置条件,如果资源就绪了就主动发送给需要资源的对象就好了。Java语言是支持等待-通知机制的。

    完整的等待 - 通知机制:线程首先获取互斥锁,当线程要求的条件不满足时,释放互斥锁,进入等待状态;当要求的条件满足时,通知等待的线程,重新获取互斥锁

    在synchronized实现的互斥锁,可以通过wait(),notify(),notifyAll()来实现。

    当线程执行wait()方法时候,会释放当前的锁,然后让出CPU,进入等待状态。

    所有最简单的就是先让一个线程进来,然后询问他是否完成了所有的前置条件(校验),如果没有就wait(),以释放自己的资源。

    在释放了资源之后就会进入线程的等待队列,这个队列也是互斥锁的等待队列。wait后的线程会进入一个FIFO队列中,notify是一个有序的出队列的过程。

     而notify和notifyAll则是用来通知等待队列的

    在并发程序中,当一个线程进入临界区后,由于某些条件不满足,需要进入等待状态,Java 对象的 wait() 方法就能够满足这种需求。如上图所示,当调用 wait() 方法后,当前线程就会被阻塞,并且进入到右边的等待队列中,这个等待队列也是互斥锁的等待队列。 线程在进入等待队列的同时,会释放持有的互斥锁,线程释放锁后,其他线程就有机会获得锁,并进入临界区了。

    因为 notify() 只能保证在通知时间点,条件是满足的。而被通知线程的执行时间点和通知的时间点基本上不会重合,所以当线程执行的时候,很可能条件已经不满足了(保不齐有其他线程插队)。而且 wait()、notify()、notifyAll() 这三个方法能够被调用的前提是已经获取了相应的互斥锁,所以我们会发现 wait()、notify()、notifyAll() 都是在 synchronized{}内部被调用的。如果在 synchronized{}外部调用,或者锁定的 this,而用 target.wait() 调用的话,JVM 会抛出一个运行时异常:java.lang.IllegalMonitorStateException。

     等待 - 通知机制是一种非常普遍的线程间协作的方式。工作中经常看到有同学使用轮询的方式来等待某个状态,其实很多情况下都可以用今天我们介绍的等待 - 通知机制来优化。Java 语言内置的 synchronized 配合 wait()、notify()、notifyAll() 这三个方法可以快速实现这种机制,但是它们的使用看上去还是有点复杂,所以你需要认真理解等待队列和 wait()、notify()、notifyAll() 的关系。

    练习代码:使用wait和notify完成累加功能

    wait会让出CPU而notify不会,notify重在于通知使用object的对象“我用完了!”,wait重在通知其它同用一个object的线程“我暂时不用了”并且让出CPU。

    public class NotifyThread extends Thread {
        private final Object lock;
    
        private Integer num =0;
    
        public NotifyThread(Object lock,Integer num) {
            super();
            this.lock = lock;
            this.num = num;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                // 做一些业务逻辑相关的事。。。。
                while (num<11){
                    num++;
                    try {
                        Thread.sleep(300);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 业务逻辑完成了...
                    System.out.println("开始 notify time= " + System.currentTimeMillis());
                    lock.notify();
                    System.out.println("结束 notify time= " + System.currentTimeMillis());
                    System.out.println("num: "+num);
                }
            }
        }
    }
    

      

    public class WaitThread extends Thread {
        private final Object lock;
    
        private Integer num =0;
        public WaitThread(Object lock,Integer num) {
            super();
            this.lock = lock;
            this.num = num;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                synchronized (lock) {
                    long start = System.currentTimeMillis();
                    System.out.println("开始 wait time= " + start);
                    lock.wait();
                    long end = System.currentTimeMillis();
                    System.out.println("结束 wait time= " + end);
                    System.out.print("wait time = " + (end - start));
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

      

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/SmartCat994/p/14200343.html
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