wait_notify_demo

在Java编程中，多线程是处理并发执行任务的关键技术之一。`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`是Java中的三个关键字，它们属于Object类的方法，主要用于线程间的通信，尤其在实现生产者消费者模式时发挥着重要作用。本文将深入探讨这些方法以及如何在实际场景中应用它们。 生产者消费者模式是一种设计模式，它允许两个或多个线程协作，以处理一个共享资源池。生产者线程负责创建资源并放入资源池，而消费者线程则负责从资源池中取出并消耗资源。这种模式通常涉及到队列数据结构，可以有效地避免资源浪费，提高系统效率。 在Java中，`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法都是与对象锁相关的，它们用于控制线程的同步。使用这些方法的前提是线程必须拥有对象的监视器，也就是对象锁。这是通过在synchronized块或方法中调用它们来实现的。 1. `wait()`: 当一个线程调用某个对象的`wait()`方法时，它会释放该对象的锁，并进入等待状态，直到其他线程调用了该对象的`notify()`或`notifyAll()`方法唤醒它。等待的线程不会自动恢复执行，而是需要重新竞争对象锁。 2. `notify()`: 这个方法会唤醒一个正在等待该对象的线程。如果有多条线程在等待，只有一个线程会被随机选择并唤醒。被唤醒的线程需要重新获得锁才能继续执行。 3. `notifyAll()`: 相比于`notify()`，`notifyAll()`会唤醒所有等待该对象的线程。它们都需要竞争锁，最终只有一个线程能成功获取并继续执行。 在生产者消费者模式中，通常会有一个共享的缓冲区作为资源池，生产者在缓冲区未满时将产品放入，消费者在缓冲区非空时取出产品。为了确保线程安全，我们需要使用`wait()`和`notify()`方法协调这两个操作。例如，当缓冲区满时，生产者应调用`wait()`等待，让消费者有机会消费；当缓冲区为空时，消费者应调用`wait()`等待，让生产者有机会生产。 下面是一个简单的生产者消费者模式的Java实现： ```java import java.util.LinkedList; public class ProducerConsumerDemo { private final LinkedList<Object> buffer = new LinkedList<>(); private final int MAX_SIZE = 10; public synchronized void produce(Object product) { while (buffer.size() == MAX_SIZE) { try { wait(); // 缓冲区满，生产者等待 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } buffer.addLast(product); System.out.println("生产者生产了一个产品，当前缓冲区大小：" + buffer.size()); notifyAll(); // 生产后唤醒所有等待的消费者 } public synchronized void consume() { while (buffer.isEmpty()) { try { wait(); // 缓冲区为空，消费者等待 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } Object product = buffer.removeFirst(); System.out.println("消费者消费了一个产品，当前缓冲区大小：" + buffer.size()); notifyAll(); // 消费后唤醒所有等待的生产者 } } ``` 在这个例子中，`produce()`和`consume()`方法都使用了`synchronized`关键字，确保每次只有一个线程可以访问缓冲区。当生产者发现缓冲区满时，它会调用`wait()`等待，而消费者发现缓冲区为空时也会调用`wait()`。每当缓冲区的状态发生改变，都会调用`notifyAll()`唤醒所有等待的线程。 通过这种方式，我们实现了生产者和消费者之间的同步，确保了资源的有效分配和合理使用。这个简单的模型可以扩展到更复杂的系统，如多级缓冲或多线程间的复杂交互。在实际项目中，我们通常会使用Java并发库提供的`BlockingQueue`接口，如`ArrayBlockingQueue`，它提供了更高级别的线程安全机制，简化了生产者消费者模式的实现。 总结来说，Java的`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法是实现多线程间协作的关键工具，特别是对于解决生产者消费者问题。理解它们的工作原理和正确使用方式对于编写高效的并发代码至关重要。在上述示例中，我们展示了如何利用这些方法构建一个简单的生产者消费者模型，确保了生产者和消费者的正确同步和资源的有效管理。