wait(), notify(),sleep详解

　　在JAVA中，是没有类似于PV操作、进程互斥等相关的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的，需要说明的是，JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的互斥内存块，在JAVA中的Object类型中，都是带有一个内存锁的，在有线程获取该内存锁后，其它线程无法访问该内存，从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理，就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static XXX)的区别了，synchronized就是针对内存区块申请内存锁，this关键字代表类的一个对象，所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作，而static成员属于类专有，其内存空间为该类所有成员共有，这就导致synchronized()对static成员加锁，相当于对类加锁，也就是在该类的所有成员间实现互斥，在同一时间只有一个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥，明白这些基本就已经够了。但如果需要在线程间相互唤醒的话就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。

　　

　　Obj.wait()，与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作，从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后，主动释放对象锁，同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程，才能继续获取对象锁，并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束，自动释放锁后，JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。

Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程，释放CPU控制权，主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时，释放了对象锁的控制。

（sleep是线程类（Thread）的方法，导致此线程暂停执行指定时间，给执行机会给其他线程，但是监控状态依然保持，到时后会自动恢复。调用sleep 不会释放对象锁。

wait 是Object类的方法，对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象的发出notify方法（或notifyAll）后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。）

单单在概念上理解清楚了还不够，需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait()，Object.notify()的应用最经典的例子，应该是三线程打印ABC的问题了吧，这是一道比较经典的面试题，题目要求如下：

建立三个线程，A线程打印10次A，B线程打印10次B,C线程打印10次C，要求线程同时运行，交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait()，notify()就可以很方便的解决。代码如下：

public class MyThreadPrinter implements Runnable{
    
    private String name;
    private Object prev;
    private Object self;
    
    private MyThreadPrinter(String name,Object prev,Object self){
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }
    
    public void run(){
        int count = 10;
        while(count>0){
            synchronized(prev){
                synchronized (self) {
                    System.out.println("正在打印的是："+name+"---"+count);
                    count--;
                    self.notify();
                }
                if(count>0){
                    try {
                        prev.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        Object c = new Object();
        MyThreadPrinter pa = new MyThreadPrinter("A", c, a);
        MyThreadPrinter pb = new MyThreadPrinter("B", a, b);
        MyThreadPrinter pc = new MyThreadPrinter("C", b, c);
        
        new Thread(pa).start();
        new Thread(pb).start();
        new Thread(pc).start(); 
        

    }

}

　　

　　先来解释一下其整体思路，从大的方向上来讲，该问题为三线程间的同步唤醒操作，主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环执行三个线程。为了控制线程执行的顺序，那么就必须要确定唤醒、等待的顺序，所以每一个线程必须同时持有两个对象锁，才能继续执行。一个对象锁是prev，就是前一个线程所持有的对象锁。还有一个就是自身对象锁。主要的思想就是，为了控制执行的顺序，必须要先持有prev锁，也就前一个线程要释放自身对象锁，再去申请自身对象锁，两者兼备时打印，之后首先调用self.notify()释放自身对象锁，唤醒下一个等待线程，再调用prev.wait()释放prev对象锁，终止当前线程，等待循环结束后再次被唤醒。

          运行上述代码，可以发现三个线程循环打印ABC，共10次。程序运行的主要过程就是A线程最先运行，持有C,A对象锁，后释放A,C锁，唤醒B。线程B等待A锁，再申请B锁，后打印B，再释放B，A锁，唤醒C，线程C等待B锁，再申请C锁，后打印C，再释放C,B锁，唤醒A。看起来似乎没什么问题，但如果你仔细想一下，就会发现有问题，就是初始条件，三个线程按照A,B,C的顺序来启动，按照前面的思考，A唤醒B，B唤醒C，C再唤醒A。但是这种假设依赖于JVM中线程调度、执行的顺序。具体来说就是，在main主线程启动ThreadA后，需要在ThreadA执行完，在prev.wait()等待时，再切回线程启动ThreadB，ThreadB执行完，在prev.wait()等待时，再切回主线程，启动ThreadC，只有JVM按照这个线程运行顺序执行，才能保证输出的结果是正确的。而这依赖于JVM的具体实现。考虑一种情况，如下：如果主线程在启动A后，执行A，过程中又切回主线程，启动了ThreadB,ThreadC，之后，由于A线程尚未释放self.notify，也就是B需要在synchronized(prev)处等待，而这时C却调用synchronized(prev)获取了对b的对象锁。这样，在A调用完后，同时ThreadB获取了prev也就是a的对象锁，ThreadC的执行条件就已经满足了，会打印C，之后释放c,及b的对象锁，这时ThreadB具备了运行条件，会打印B，也就是循环变成了ACBACB了。这种情况，可以通过在run中主动释放CPU，来进行模拟。代码如下：

public void run(){
        int count = 10;
        while(count>0){
            synchronized(prev){
                synchronized (self) {
                    System.out.println("正在打印的是："+name+"---"+count);
                    count--;
                    try{
                        Thread.sleep(1);
                        }
                        catch (InterruptedException e){
                         e.printStackTrace();
                        }
                    self.notify();
                }
                if(count>0){
                    try {
                        prev.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
            }
        }
    }

运行后的打印结果就变成了ACBACB了。为了避免这种与JVM调度有关的不确定性。需要让A,B,C三个线程以确定的顺序启动，最终代码如下：

public class MyThreadPrinter implements Runnable{
    
    private String name;
    private Object prev;
    private Object self;
    
    private MyThreadPrinter(String name,Object prev,Object self){
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }
    
    public void run(){
        int count = 10;
        while(count>0){
            synchronized(prev){
                synchronized (self) {
                    System.out.println("正在打印的是："+name+"---"+count);
                    count--;
                    try{
                        Thread.sleep(1);
                        }
                        catch (InterruptedException e){
                         e.printStackTrace();
                        }
                    self.notify();
                }
                if(count>0){//防止最后的对象b在wait()之后没有线程来唤醒了
                    try {
                        prev.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        Object c = new Object();
        MyThreadPrinter pa = new MyThreadPrinter("A", c, a);
        MyThreadPrinter pb = new MyThreadPrinter("B", a, b);
        MyThreadPrinter pc = new MyThreadPrinter("C", b, c);
        
        try{
        new Thread(pa).start();
        Thread.sleep(1);
        new Thread(pb).start();
        Thread.sleep(1);
        new Thread(pc).start();
        Thread.sleep(1);
        }catch(InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

 参考资料：

1.Java 多线程（六） synchronized关键字详解

2.java synchronized详解