wait、notify原理

在前面以经说到对象锁的本质,实际上是对象头的一个监视器锁的数据结构。这个结构如下:

(图片来源于网络)

几个线程一起竞争对象的锁(enter),只有一个能成功(acquire),成功的线程记录在The Owner结构中。调用wait、notify运行流程如下:

(1) 现有一个对象o,锁正在被线程 t1 持有,调用wait()方法后,线程 t1 将会被"晾到" (实际上仅仅是记录到) Wait Set 结构中。

(2)然后将会有另一个线程 t2 获取到锁,The Owner记录的变成了 t2 线程。

(3)t2 线程不需要 o的锁时,调用o.notify()/o.notifyAll()方法,对象o就会告诉 Wait Set结构中记录的线程们:你们又可以来竞争我啦,我的锁现在没被人持有。

简单的说就是:wait是对象通知持有自己锁的线程释放我的锁,notify()/notifyAll()就是对象通知刚刚被自己晾在一边的线程又可以来竞争我的锁了。我想到了一个比较贴切的比喻:

客人(线程)来拜访主人(对象),必须获得主人的时间权(锁),且主人同时只能接待一人(互斥)。

正在客厅接待一名客人时,因为一些原因主人必须先接待另一位客人,这时主人请当前客人去另一间房里等待,让出自己的时间权(wait方法)

主人在客厅接待另一位客人,接待完毕后,让前一位(也可能有几位)在另一间房等待的客人再来到客厅,继续接待(notify/notifyAll方法)

wait、notify要放在同步块中

其实很简单,如果不在同步块中,线程都没有取得对象的锁,又谈何让对象通知线程释放锁、或者来竞争锁呢?也许就通知到Main线程了。如果确实不放到同步块中,则会产生 Lost-wake的问题,即丢失唤醒,以上一篇中生产者消费者例子来说:

生产者线程发现箱子满了确定必须等待,但是由于wait没在同步块中,由于生产者线程此时还没有等待。

消费者线程从缓冲区消费一个产品后调用notify()方法,上个notify消息将被忽略。

生产者线程调用wait()方法并进入等待状态,得不到通知了。

因此,由于这里的竞争条件,我们可能在丢失一个通知,如果我们使用缓冲区或者只有一个产品,生产者线程将永远等待,你的程序也就挂起了。

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