JAVA wait(), notify(),sleep具體解釋

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??? 在CSDN開了博客后，一直也沒在上面公布過文章，直到前一段時間與一位前輩的對話，才發現技術博客的重要，立志要把CSDN的博客建好。但一直沒有找到好的開篇的主題，今天再看JAVA線程相互排斥、同步的時候又有了新的體會，就以他作為開篇吧。

??? 在JAVA中，是沒有類似于PV操作、進程相互排斥等相關的方法的。JAVA的進程同步是通過synchronized()來實現的，須要說明的是，JAVA的synchronized()方法類似于操作系統概念中的相互排斥內存塊，在JAVA中的Object類型中，都是帶有一個內存鎖的，在有線程獲取該內存鎖后，其他線程無法訪問該內存，從而實現JAVA中簡單的同步、相互排斥操作。明確這個原理，就能理解為什么synchronized(this)與synchronized(static XXX)的差別了，synchronized就是針對內存區塊申請內存鎖，thiskeyword代表類的一個對象，所以其內存鎖是針對同樣對象的相互排斥操作，而static成員屬于類專有，其內存空間為該類全部成員共同擁有，這就導致synchronized()對static成員加鎖，相當于對類加鎖，也就是在該類的全部成員間實現相互排斥，在同一時間僅僅有一個線程可訪問該類的實例。假設僅僅是簡單的想要實如今JAVA中的線程相互排斥，明確這些基本就已經夠了。但假設須要在線程間相互喚醒的話就須要借助Object.wait(), Object.nofity()了。

??? Obj.wait()，與Obj.notify()必需要與synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,與notify是針對已經獲取了Obj鎖進行操作，從語法角度來說就是Obj.wait(),Obj.notify必須在synchronized(Obj){...}語句塊內。從功能上來說wait就是說線程在獲取對象鎖后，主動釋放對象鎖，同一時候本線程休眠。直到有其他線程調用對象的notify()喚醒該線程，才干繼續獲取對象鎖，并繼續運行。對應的notify()就是對對象鎖的喚醒操作。但有一點需要注意的是notify()調用后，并非立即就釋放對象鎖的，而是在對應的synchronized(){}語句塊運行結束，自己主動釋放鎖后，JVM會在wait()對象鎖的線程中隨機選取一線程，賦予其對象鎖，喚醒線程，繼續運行。這樣就提供了在線程間同步、喚醒的操作。Thread.sleep()與Object.wait()二者都能夠暫停當前線程，釋放CPU控制權，基本的差別在于Object.wait()在釋放CPU同一時候，釋放了對象鎖的控制。

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??? 單單在概念上理解清楚了還不夠，須要在實際的樣例中進行測試才干更好的理解。對Object.wait()，Object.notify()的應用最經典的樣例，應該是三線程打印ABC的問題了吧，這是一道比較經典的面試題，題目要求例如以下：

建立三個線程，A線程打印10次A，B線程打印10次B,C線程打印10次C，要求線程同一時候執行，交替打印10次ABC。這個問題用Object的wait()，notify()就能夠非常方便的解決。代碼例如以下：

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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();    }   
}  

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???? 先來解釋一下其總體思路，從大的方向上來講，該問題為三線程間的同步喚醒操作，基本的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循環運行三個線程。為了控制線程運行的順序，那么就必需要確定喚醒、等待的順序，所以每個線程必須同一時候持有兩個對象鎖，才干繼續運行。一個對象鎖是prev，就是前一個線程所持有的對象鎖。另一個就是自身對象鎖。基本的思想就是，為了控制運行的順序，必需要先持有prev鎖，也就前一個線程要釋放自身對象鎖，再去申請自身對象鎖，兩者兼備時打印，之后首先調用self.notify()釋放自身對象鎖，喚醒下一個等待線程，再調用prev.wait()釋放prev對象鎖，終止當前線程，等待循環結束后再次被喚醒。運行上述代碼，能夠發現三個線程循環打印ABC，共10次。程序運行的主要過程就是A線程最先運行，持有C,A對象鎖，后釋放A,C鎖，喚醒B。線程B等待A鎖，再申請B鎖，后打印B，再釋放B，A鎖，喚醒C，線程C等待B鎖，再申請C鎖，后打印C，再釋放C,B鎖，喚醒A。看起來似乎沒什么問題，但假設你細致想一下，就會發現有問題，就是初始條件，三個線程依照A,B,C的順序來啟動，依照前面的思考，A喚醒B，B喚醒C，C再喚醒A。可是這樣的假設依賴于JVM中線程調度、運行的順序。詳細來說就是，在main主線程啟動ThreadA后，需要在ThreadA運行完，在prev.wait()等待時，再切回線程啟動ThreadB，ThreadB運行完，在prev.wait()等待時，再切回主線程，啟動ThreadC，僅僅有JVM依照這個線程運行順序運行，才干保證輸出的結果是正確的。而這依賴于JVM的詳細實現。考慮一種情況，例如以下：假設主線程在啟動A后，運行A，過程中又切回主線程，啟動了ThreadB,ThreadC，之后，因為A線程尚未釋放self.notify，也就是B需要在synchronized(prev)處等待，而這時C卻調用synchronized(prev)獲取了對b的對象鎖。這樣，在A調用完后，同一時候ThreadB獲取了prev也就是a的對象鎖，ThreadC的運行條件就已經滿足了，會打印C，之后釋放c,及b的對象鎖，這時ThreadB具備了運行條件，會打印B，也就是循環變成了ACBACB了。這樣的情況，能夠通過在run中主動釋放CPU，來進行模擬。代碼例如以下：

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    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();   }   }   }   }   

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??? 執行后的打印結果就變成了ACBACB了。為了避免這樣的與JVM調度有關的不確定性。須要讓A,B,C三個線程以確定的順序啟動，終于代碼例如以下：

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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);}   
}  

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?????? 這樣才干夠完美的解決該問題。通過這個樣例也是想說明一下，非常多理論、概念如Obj.wait(),Obj.notify()等，理解起來，比較簡單，可是在實際的應用其中，這里卻是往往出現故障的地方。須要更加深入的理解。并在解決這個問題的過程中不斷加深對概念的掌握。

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