在 Java 中,线程等待和唤醒的实现手段有以下几种方式:
- Object 类下的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法;
- Condition 类下的 await()、signal() 和 signalAll() 方法;
- LockSupport 类下的 park() 和 unpark() 方法。
为什么一个线程等待和唤醒机制就需要这么多的实现方式呢?别着急,咱们先来看实现,再来说原因。
一、wait/notify/notifyAll
Object 类的方法说明:
- wait():让当前线程处于等待状态,并释放当前拥有的锁;
- notify():随机唤醒等待该锁的其他线程,重新获取锁,并执行后续的流程,只能唤醒一个线程;
- notifyAll():唤醒所有等待该锁的线程(锁只有一把,虽然所有线程被唤醒,但所有线程需要排队执行)。
示例代码如下:
Object lock = new Object();
// 创建线程并执行
new Thread(() -> {
System.out.println("线程1:开始执行");
synchronized (lock) {
try {
System.out.println("线程1:进入等待");
lock.wait();
System.out.println("线程1:继续执行");
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("线程1:执行完成");
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
synchronized (lock) {
// 唤醒线程
System.out.println("执行 notifyAll()");
lock.notifyAll();
}
二、await/signal/signalAll
Condition 类的方法说明:
- await():对应 Object 的 wait() 方法,线程等待;
- signal():对应 Object 的 notify() 方法,随机唤醒一个线程;
- signalAll():对应 Object 的 notifyAll() 方法,唤醒所有线程。
示例代码如下:
// 创建 Condition 对象
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition(); // lock 下可创建多个 Condition
// 加锁
lock.lock();
try {
// 业务方法......
// 1.进入等待状态
condition.await();
// 2.唤醒操作
condition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
三、park/unpark
LockSupport 类的方法说明:
- LockSupport.park():休眠当前线程。
- LockSupport.unpark(线程对象):唤醒某一个指定的线程。
PS:LockSupport 无需配锁(synchronized 或 Lock)一起使用。
示例代码如下:
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
LockSupport.park();
System.out.println("线程1");
}, "线程1");
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("唤醒线程1");
LockSupport.unpark(t1);
}, "线程2");
t2.start();
}
四、小结
为什么一个线程等待和唤醒的功能需要这么多的实现呢?
- LockSupport 存在的必要性:前两种方法 notify 方法以及 signal 方法都是随机唤醒,如果存在多个等待线程的话,可能会唤醒不应该唤醒的线程,因此有 LockSupport 类下的 park 和 unpark 方法指定唤醒线程是非常有必要的。
- Condition 存在的必要性:Condition 相比于 Object 类的 wait 和 notify/notifyAll 方法,前者可以创建多个等待集,例如,我们可以创建一个生产者等待唤醒对象,和一个消费者等待唤醒对象,这样我们就能实现生产者只能唤醒消费者,而消费者只能唤醒生产者的业务逻辑了,如下代码所示:
// 创建 Condition 对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
// 生产者的 Condition 对象
private Condition producerCondition = lock.newCondition();
// 消费者的 Condition 对象
private Condition consumerCondition = lock.newCondition();
也就是 Condition 是 Object 等待唤醒模型的升级,Object 类可以实现的功能它都能实现,但 Condition 能实现的功能,Object 却不能实现,这就是 Condition 类存在的必要性。
那问题来了,为什么还有会 Object 的 wait 和 notify 方法呢? 因为 Object 类诞生的比较早,也就是说 Condition 和 LockSupport 都是 JDK 后期版本才出现的功能,所以就有了现在这么多线程唤醒和等待的方法了。
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