JAVA wait(), notify(),sleep具体解释

在CSDN开了博客后，一直也没在上面公布过文章，直到前一段时间与一位前辈的对话，才发现技术博客的重要，立志要把CSDN的博客建好。但一直没有找到好的开篇的主题，今天再看JAVA线程相互排斥、同步的时候又有了新的体会，就以他作为开篇吧。

在JAVA中，是没有类似于PV操作、进程相互排斥等相关的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的，须要说明的是，JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的相互排斥内存块，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，其他线程无法訪问该内存，从而实现JAVA中简单的同步、相互排斥操作。明确这个原理，就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static
XXX)的差别了，synchronized就是针对内存区块申请内存锁，thiskeyword代表类的一个对象，所以其内存锁是针对同样对象的相互排斥操作，而static成员属于类专有，其内存空间为该类全部成员共同拥有，这就导致synchronized()对static成员加锁，相当于对类加锁，也就是在该类的全部成员间实现相互排斥，在同一时间仅仅有一个线程可訪问该类的实例。假设仅仅是简单的想要实如今JAVA中的线程相互排斥，明确这些基本就已经够了。但假设须要在线程间相互唤醒的话就须要借助Object.wait(), Object.nofity()了。

Obj.wait()，与Obj.notify()必需要与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，同一时候本线程休眠。直到有其他线程调用对象的notify()唤醒该线程，才干继续获取对象锁，并继续运行。对应的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，并非立即就释放对象锁的，而是在对应的synchronized(){}语句块运行结束，自己主动释放锁后，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，继续运行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都能够暂停当前线程，释放CPU控制权，基本的差别在于Object.wait()在释放CPU同一时候，释放了对象锁的控制。

单单在概念上理解清楚了还不够，须要在实际的样例中进行測试才干更好的理解。对Object.wait()，Object.notify()的应用最经典的样例，应该是三线程打印ABC的问题了吧，这是一道比較经典的面试题，题目要求例如以下：

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，要求线程同一时候执行，交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait()，notify()就能够非常方便的解决。代码例如以下：

public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {   

    private String name;
    private Object prev;
    private Object self;   

    private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }   

    @Override
    public void run() {
        int count = 10;
        while (count > 0) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (self) {
                    System.out.print(name);
                    count--;  

                    self.notify();
                }
                try {
                    prev.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }   

        }
    }   

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        Object c = new Object();
        MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
        MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
        MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);   

        new Thread(pa).start();
        new Thread(pb).start();
        new Thread(pc).start();    }
}

先来解释一下其总体思路，从大的方向上来讲，该问题为三线程间的同步唤醒操作，基本的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环运行三个线程。为了控制线程运行的顺序，那么就必需要确定唤醒、等待的顺序，所以每个线程必须同一时候持有两个对象锁，才干继续运行。一个对象锁是prev，就是前一个线程所持有的对象锁。另一个就是自身对象锁。基本的思想就是，为了控制运行的顺序，必需要先持有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，能够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，但假设你细致想一下，就会发现有问题，就是初始条件，三个线程依照A,B,C的顺序来启动，依照前面的思考，A唤醒B，B唤醒C，C再唤醒A。可是这样的假设依赖于JVM中线程调度、运行的顺序。详细来说就是，在main主线程启动ThreadA后，需要在ThreadA运行完，在prev.wait()等待时，再切回线程启动ThreadB，ThreadB运行完，在prev.wait()等待时，再切回主线程，启动ThreadC，仅仅有JVM依照这个线程运行顺序运行，才干保证输出的结果是正确的。而这依赖于JVM的详细实现。考虑一种情况，例如以下：假设主线程在启动A后，运行A，过程中又切回主线程，启动了ThreadB,ThreadC，之后，因为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，同一时候ThreadB获取了prev也就是a的对象锁，ThreadC的运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。这样的情况，能够通过在run中主动释放CPU，来进行模拟。代码例如以下：

    public void run() {
        int count = 10;
        while (count > 0) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (self) {
                    System.out.print(name);
                    count--;
                    try{
                    Thread.sleep(1);
                    }
                    catch (InterruptedException e){
                     e.printStackTrace();
                    }

                    self.notify();
                }
                try {
                    prev.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }   

        }
    }   

执行后的打印结果就变成了ACBACB了。为了避免这样的与JVM调度有关的不确定性。须要让A,B,C三个线程以确定的顺序启动，终于代码例如以下：

public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {   

    private String name;
    private Object prev;
    private Object self;   

    private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }   

    @Override
    public void run() {
        int count = 10;
        while (count > 0) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (self) {
                    System.out.print(name);
                    count--;
                    try{
                    Thread.sleep(1);
                    }
                    catch (InterruptedException e){
                     e.printStackTrace();
                    }

                    self.notify();
                }
                try {
                    prev.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }   

        }
    }   

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        Object c = new Object();
        MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
        MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
        MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);   

        new Thread(pa).start();
        Thread.sleep(10);
        new Thread(pb).start();
        Thread.sleep(10);
        new Thread(pc).start();
        Thread.sleep(10);
    }
}  

这样才干够完美的解决该问题。通过这个样例也是想说明一下，非常多理论、概念如Obj.wait(),Obj.notify()等，理解起来，比較简单，可是在实际的应用其中，这里却是往往出现故障的地方。须要更加深入的理解。并在解决这个问题的过程中不断加深对概念的掌握。

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