通常，多線(xiàn)程之間需要協(xié)調工作。例如，瀏覽器的一個(gè)顯示圖片的線(xiàn)程displayThread想要執行顯示圖片的任務(wù)，必須等待下載線(xiàn)程 downloadThread將該圖片下載完畢。如果圖片還沒(méi)有下載完，displayThread可以暫停，當downloadThread完成了任務(wù)后，再通知displayThread“圖片準備完畢，可以顯示了”，這時(shí)，displayThread繼續執行。
以上邏輯簡(jiǎn)單的說(shuō)就是：如果條件不滿(mǎn)足，則等待。當條件滿(mǎn)足時(shí)，等待該條件的線(xiàn)程將被喚醒。在Java中，這個(gè)機制的實(shí)現依賴(lài)于wait/notify。等待機制與鎖機制是密切關(guān)聯(lián)的。例如：
synchronized(obj) {
while(!condition) {
obj.wait();
}
obj.doSomething();
}
當線(xiàn)程A獲得了obj鎖后，發(fā)現條件condition不滿(mǎn)足，無(wú)法繼續下一處理，于是線(xiàn)程A就wait()。
在另一線(xiàn)程B中，如果B更改了某些條件，使得線(xiàn)程A的condition條件滿(mǎn)足了，就可以喚醒線(xiàn)程A：
synchronized(obj) {
condition = true;
obj.notify();
}
需要注意的概念是：
# 調用obj的wait(), notify()方法前，必須獲得obj鎖，也就是必須寫(xiě)在synchronized(obj) {...} 代碼段內。
# 調用obj.wait()后，線(xiàn)程A就釋放了obj的鎖，否則線(xiàn)程B無(wú)法獲得obj鎖，也就無(wú)法在synchronized(obj) {...} 代碼段內喚醒A。
# 當obj.wait()方法返回后，線(xiàn)程A需要再次獲得obj鎖，才能繼續執行。
# 如果A1,A2,A3都在obj.wait()，則B調用obj.notify()只能喚醒A1,A2,A3中的一個(gè)（具體哪一個(gè)由JVM決定）。
# obj.notifyAll()則能全部喚醒A1,A2,A3，但是要繼續執行obj.wait()的下一條語(yǔ)句，必須獲得obj鎖，因此，A1,A2,A3只有一個(gè)有機會(huì )獲得鎖繼續執行，例如A1，其余的需要等待A1釋放obj鎖之后才能繼續執行。
# 當B調用obj.notify/notifyAll的時(shí)候，B正持有obj鎖，因此，A1,A2,A3雖被喚醒，但是仍無(wú)法獲得obj鎖。直到B退出synchronized塊，釋放obj鎖后，A1,A2,A3中的一個(gè)才有機會(huì )獲得鎖繼續執行。
wait()/sleep()的區別
前面講了wait/notify機制，Thread還有一個(gè)sleep()靜態(tài)方法，它也能使線(xiàn)程暫停一段時(shí)間。sleep與wait的不同點(diǎn)是： sleep并不釋放鎖，并且sleep的暫停和wait暫停是不一樣的。obj.wait會(huì )使線(xiàn)程進(jìn)入obj對象的等待集合中并等待喚醒。
但是wait()和sleep()都可以通過(guò)interrupt()方法打斷線(xiàn)程的暫停狀態(tài)，從而使線(xiàn)程立刻拋出InterruptedException。
如果線(xiàn)程A希望立即結束線(xiàn)程B，則可以對線(xiàn)程B對應的Thread實(shí)例調用interrupt方法。如果此刻線(xiàn)程B正在wait/sleep/join，則線(xiàn)程B會(huì )立刻拋出InterruptedException，在catch() {} 中直接return即可安全地結束線(xiàn)程。
需要注意的是，InterruptedException是線(xiàn)程自己從內部拋出的，并不是interrupt()方法拋出的。對某一線(xiàn)程調用 interrupt()時(shí)，如果該線(xiàn)程正在執行普通的代碼，那么該線(xiàn)程根本就不會(huì )拋出InterruptedException。但是，一旦該線(xiàn)程進(jìn)入到 wait()/sleep()/join()后，就會(huì )立刻拋出InterruptedException。
GuardedSuspention
GuardedSuspention模式主要思想是：
當條件不滿(mǎn)足時(shí)，線(xiàn)程等待，直到條件滿(mǎn)足時(shí)，等待該條件的線(xiàn)程被喚醒。
我們設計一個(gè)客戶(hù)端線(xiàn)程和一個(gè)服務(wù)器線(xiàn)程，客戶(hù)端線(xiàn)程不斷發(fā)送請求給服務(wù)器線(xiàn)程，服務(wù)器線(xiàn)程不斷處理請求。當請求隊列為空時(shí)，服務(wù)器線(xiàn)程就必須等待，直到客戶(hù)端發(fā)送了請求。
先定義一個(gè)請求隊列：Queue
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class Queue {
private List queue = new LinkedList();
public synchronized Request getRequest() {
while(queue.size()==0) {
try {
this.wait();
}
catch(InterruptedException ie) {
return null;
}
}
return (Request)queue.remove(0);
}
public synchronized void putRequest(Request request) {
queue.add(request);
this.notifyAll();
}
}
藍色部分就是服務(wù)器線(xiàn)程的等待條件，而客戶(hù)端線(xiàn)程在放入了一個(gè)request后，就使服務(wù)器線(xiàn)程等待條件滿(mǎn)足，于是喚醒服務(wù)器線(xiàn)程。
客戶(hù)端線(xiàn)程：ClientThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ClientThread extends Thread {
private Queue queue;
private String clientName;
public ClientThread(Queue queue, String clientName) {
this.queue = queue;
this.clientName = clientName;
}
public String toString() {
return "[ClientThread-" + clientName + "]";
}
public void run() {
for(int i=0; i<100; i++) {
Request request = new Request("" + (long)(Math.random()*10000));
System.out.println(this + " send request: " + request);
queue.putRequest(request);
try {
Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000 + 1000));
}
catch(InterruptedException ie) {
}
}
System.out.println(this + " shutdown.");
}
}
服務(wù)器線(xiàn)程：ServerThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ServerThread extends Thread {
private boolean stop = false;
private Queue queue;
public ServerThread(Queue queue) {
this.queue = queue;
}
public void shutdown() {
stop = true;
this.interrupt();
try {
this.join();
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
public void run() {
while(!stop) {
Request request = queue.getRequest();
System.out.println("[ServerThread] handle request: " + request);
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
System.out.println("[ServerThread] shutdown.");
}
}
服務(wù)器線(xiàn)程在紅色部分可能會(huì )阻塞，也就是說(shuō)，Queue.getRequest是一個(gè)阻塞方法。這和java標準庫的許多IO方法類(lèi)似。
最后，寫(xiě)一個(gè)Main來(lái)啟動(dòng)他們：
package com.crackj2ee.thread;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue queue = new Queue();
ServerThread server = new ServerThread(queue);
server.start();
ClientThread[] clients = new ClientThread[5];
for(int i=0; i
clients[i] = new ClientThread(queue, ""+i);
clients[i].start();
}
try {
Thread.sleep(100000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
server.shutdown();
}
}
我們啟動(dòng)了5個(gè)客戶(hù)端線(xiàn)程和一個(gè)服務(wù)器線(xiàn)程，運行結果如下：
[ClientThread-0] send request: Request-4984
[ServerThread] handle request: Request-4984
[ClientThread-1] send request: Request-2020
[ClientThread-2] send request: Request-8980
[ClientThread-3] send request: Request-5044
[ClientThread-4] send request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-6832
[ServerThread] handle request: Request-2020
[ServerThread] handle request: Request-8980
[ServerThread] handle request: Request-5044
[ServerThread] handle request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-1681
[ClientThread-0] send request: Request-7859
[ClientThread-3] send request: Request-3926
[ServerThread] handle request: Request-6832
[ClientThread-2] send request: Request-9906
......
可以觀(guān)察到ServerThread處理來(lái)自不同客戶(hù)端的請求。
思考
Q: 服務(wù)器線(xiàn)程的wait條件while(queue.size()==0)能否換成if(queue.size()==0)?
A: 在這個(gè)例子中可以，因為服務(wù)器線(xiàn)程只有一個(gè)。但是，如果服務(wù)器線(xiàn)程有多個(gè)（例如Web應用程序有多個(gè)線(xiàn)程處理并發(fā)請求，這非常普遍），就會(huì )造成嚴重問(wèn)題。
Q: 能否用sleep(1000)代替wait()?
A: 絕對不可以。sleep()不會(huì )釋放鎖，因此sleep期間別的線(xiàn)程根本沒(méi)有辦法調用getRequest()和putRequest()，導致所有相關(guān)線(xiàn)程都被阻塞。
Q: (Request)queue.remove(0)可以放到synchronized() {}塊外面嗎？
A: 不可以。因為while()是測試queue，remove()是使用queue，兩者是一個(gè)原子操作，不能放在synchronized外面。
總結
多線(xiàn)程設計看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上必須非常仔細地考慮各種鎖定/同步的條件，稍不小心，就可能出錯。并且，當線(xiàn)程較少時(shí)，很可能發(fā)現不了問(wèn)題，一旦問(wèn)題出現又難以調試。
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