再谈notify和notifyAll的区别和相同

经常在往上逛,关于在java中notify和notifyAll,经常有人有以下的说法:

notify只会通知一个在等待的对象,而notifyAll会通知所有在等待的对象,并且所有对象都会继续运行

并且,好像都有例子可以证明。上面的说法,可以说对,也可以说不对。究其原因,在于其中有一点很关键,官方的说法如下所示:

wait,notify,notifyAll:
此方法只应由作为此对象监视器的所有者的线程来调用。通过以下三种方法之一,线程可以成为此对象监视器的所有者
: 
通过执行此对象的同步实例方法。 
通过执行在此对象上进行同步的 synchronized 语句的正文。 
对于 Class 类型的对象,可以通过执行该类的同步静态方法。 

 一次只能有一个线程拥有对象的监视器。

以上说法,摘自javadoc。意思即,在调用中,必须持有对象监视器(即锁),我们可以理解为需要在synchronized方法内运行。那么由此话的隐含意思,即如果要继续由同步块包含的代码块,需要重新获取锁才可以。这句话,在javadoc中这样描述:

wait
此方法导致当前线程(称之为 T)将其自身放置在对象的等待集中,然后放弃此对象上的所有同步要求。出于线程调度
目的,在发生以下四种情况之一前,线程 T 被禁用,且处于休眠状态: 
其他某个线程调用此对象的 notify 方法,并且线程 T 碰巧被任选为被唤醒的线程。 
其他某个线程调用此对象的 notifyAll 方法。 
其他某个线程中断线程 T。 
大约已经到达指定的实际时间。但是,如果 timeout 为零,则不考虑实际时间,在获得通知前该线程将一直等待。 
 然后,从对象的等待集中删除线程 T,并重新进行线程调度。然后,该线程以常规方式与其他线程竞争,以获得在该对
象上同步的权利;一旦获得对该对象的控制权,该对象上的所有其同步声明都将被恢复到以前的状态,这就是调用 wait
 方法时的情况。然后,线程 T 从 wait 方法的调用中返回。所以,从 wait 方法返回时,该对象和线程 T 的同步状态与调
用 wait 方法时的情况完全相同。

即必须重新进行获取锁,这样对于notifyAll来说,虽然所有的线程都被通知了。但是这些线程都会进行竞争,且只会有一个线程成功获取到锁,在这个线程没有执行完毕之前,其他的线程就必须等待了(只是这里不需要再notifyAll通知了,因为已经notifyAll了,只差获取锁了)有如下一个代码,可以重现这个现象。

首先,定义一个可以运行的线程类,如下所示:

private static final Object obj = new Object();
    static class R implements Runnable {
        int i;

        R(int i) {
            this.i = i;
        }

        public void run() {
            try {
                synchronized(obj) {
                    System.out.println("线程->  " + i + " 等待中");
                    obj.wait();
                    System.out.println("线程->  " + i + " 在运行了");
                    Thread.sleep(30000);
                }
            } catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

注意上面的run方法内部,我们在wait()之后,打印一句话,然后将当前代码,暂停30秒。关于sleep方法,是这样描述的:
该线程不丢失任何监视器的所属权。
即仍然持有锁。

然后,定义一个main方法来运行这些线程,如下所示:

Thread[] rs = new Thread[10];
        for(int i = 0;i < 10;i++) {
            rs[i] = new Thread(new R(i));
        }
        for(Thread r : rs) {
            r.start();
        }

        Thread.sleep(5000);
        synchronized(obj) {
            obj.notifyAll();
        }

我们定义了10个线程,然后全部运行之。因为有wait,10个线程都会在打印出 “开始运行”之后等待。然后main方法调用notifyAll。这里的输出就会出现如下的输出:

线程-> 0 等待中
线程->  4 等待中
线程->  5 等待中
线程->  3 等待中
线程->  2 等待中
线程->  1 等待中
线程->  6 等待中
线程->  7 等待中
线程->  8 等待中
线程->  9 等待中
线程->  9 在运行了
...30秒之内,不会有其他输出

在上面的输出中,在wait之后,只有一个线程输出了”在运行了”语句,并且在一段时间内(这里为30秒),不会有其他输出。即表示,在当前代码持有锁之间,其他线程是不会输出的。

最后结论就是:被wait的线程,想要继续运行的话,它必须满足2个条件:

  1. 由其他线程notify或notifyAll了,并且当前线程被通知到了
  2. 经过和其他线程进行锁竞争,成功获取到锁了

2个条件,缺一不可。其实在实现层面,notify和notifyAll都达到相同的效果,都只会有一个线程继续运行。但notifyAll免去了,线程运行完了通知其他线程的必要,因为已经通知过了。什么时候用notify,什么时候使用notifyAll,这就得看实际的情况了。

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