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? ? ? 在Java中，是沒(méi)有類似于PV操作、進(jìn)程互斥等相關(guān)的方法的。JAVA的進(jìn)程同步是通過(guò)synchronized()來(lái)實(shí)現(xiàn)的，需要說(shuō)明的是，JAVA的synchronized()方法類似于操作系統(tǒng)概念中的互斥內(nèi)存塊，在JAVA中的Object類型中，都是帶有一個(gè)內(nèi)存鎖的，在有線程獲取該內(nèi)存鎖后，其它線程無(wú)法訪問(wèn)該內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)JAVA中簡(jiǎn)單的同步、互斥操作。明白這個(gè)原理，就能理解為什么synchronized(this)與synchronized(static XXX)的區(qū)別了，synchronized就是針對(duì)內(nèi)存區(qū)塊申請(qǐng)內(nèi)存鎖，this關(guān)鍵字代表類的一個(gè)對(duì)象，所以其內(nèi)存鎖是針對(duì)相同對(duì)象的互斥操作，而static成員屬于類專有，其內(nèi)存空間為該類所有成員共有，這就導(dǎo)致synchronized()對(duì)static成員加鎖，相當(dāng)于對(duì)類加鎖，也就是在該類的所有成員間實(shí)現(xiàn)互斥，在同一時(shí)間只有一個(gè)線程可訪問(wèn)該類的實(shí)例。如果只是簡(jiǎn)單的想要實(shí)現(xiàn)在JAVA中的線程互斥，明白這些基本就已經(jīng)夠了。但如果需要在線程間相互喚醒的話就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。
? ? ? Obj.wait()，與Obj.notify()必須要與synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,與notify是針對(duì)已經(jīng)獲取了Obj鎖進(jìn)行操作，從語(yǔ)法角度來(lái)說(shuō)就是Obj.wait(),Obj.notify必須在synchronized(Obj){...}語(yǔ)句塊內(nèi)。從功能上來(lái)說(shuō)wait就是說(shuō)線程在獲取對(duì)象鎖后，主動(dòng)釋放對(duì)象鎖，同時(shí)本線程休眠。直到有其它線程調(diào)用對(duì)象的notify()喚醒該線程，才能繼續(xù)獲取對(duì)象鎖，并繼續(xù)執(zhí)行。相應(yīng)的notify()就是對(duì)對(duì)象鎖的喚醒操作。但有一點(diǎn)需要注意的是notify()調(diào)用后，并不是馬上就釋放對(duì)象鎖的，而是在相應(yīng)的synchronized(){}語(yǔ)句塊執(zhí)行結(jié)束，自動(dòng)釋放鎖后，JVM會(huì)在wait()對(duì)象鎖的線程中隨機(jī)選取一線程，賦予其對(duì)象鎖，喚醒線程，繼續(xù)執(zhí)行。這樣就提供了在線程間同步、喚醒的操作。Thread.sleep()與Object.wait()二者都可以暫停當(dāng)前線程，釋放CPU控制權(quán)，主要的區(qū)別在于Object.wait()在釋放CPU同時(shí)，釋放了對(duì)象鎖的控制。
? ? ? 單單在概念上理解清楚了還不夠，需要在實(shí)際的例子中進(jìn)行測(cè)試才能更好的理解。對(duì)Object.wait()，Object.notify()的應(yīng)用最經(jīng)典的例子，應(yīng)該是三線程打印ABC的問(wèn)題了吧，這是一道比較經(jīng)典的面試題，題目要求如下：
? ? ? 建立三個(gè)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，要求線程同時(shí)運(yùn)行，交替打印10次ABC。這個(gè)問(wèn)題用Object的wait()，notify()就可以很方便的解決。代碼如下：
Java 代碼
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();????}
}
? ? ? 先來(lái)解釋一下其整體思路，從大的方向上來(lái)講，該問(wèn)題為三線程間的同步喚醒操作，主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循環(huán)執(zhí)行三個(gè)線程。為了控制線程執(zhí)行的順序，那么就必須要確定喚醒、等待的順序，所以每一個(gè)線程必須同時(shí)持有兩個(gè)對(duì)象鎖，才能繼續(xù)執(zhí)行。一個(gè)對(duì)象鎖是prev，就是前一個(gè)線程所持有的對(duì)象鎖。還有一個(gè)就是自身對(duì)象鎖。主要的思想就是，為了控制執(zhí)行的順序，必須要先持有prev鎖，也就前一個(gè)線程要釋放自身對(duì)象鎖，再去申請(qǐng)自身對(duì)象鎖，兩者兼?zhèn)鋾r(shí)打印，之后首先調(diào)用self.notify()釋放自身對(duì)象鎖，喚醒下一個(gè)等待線程，再調(diào)用prev.wait()釋放prev對(duì)象鎖，終止當(dāng)前線程，等待循環(huán)結(jié)束后再次被喚醒。運(yùn)行上述代碼，可以發(fā)現(xiàn)三個(gè)線程循環(huán)打印ABC，共10次。程序運(yùn)行的主要過(guò)程就是A線程最先運(yùn)行，持有C,A對(duì)象鎖，后釋放A,C鎖，喚醒B。線程B等待A鎖，再申請(qǐng)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(qǐng)C鎖，后打印C，再釋放C,B鎖，喚醒A?？雌饋?lái)似乎沒(méi)什么問(wèn)題，但如果你仔細(xì)想一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，就是初始條件，三個(gè)線程按照A,B,C的順序來(lái)啟動(dòng)，按照前面的思考，A喚醒B，B喚醒C，C再喚醒A。但是這種假設(shè)依賴于JVM中線程調(diào)度、執(zhí)行的順序。具體來(lái)說(shuō)就是，在main主線程啟動(dòng)ThreadA后，需要在ThreadA執(zhí)行完，在prev.wait()等待時(shí)，再切回線程啟動(dòng)ThreadB，ThreadB執(zhí)行完，在prev.wait()等待時(shí)，再切回主線程，啟動(dòng)ThreadC，只有JVM按照這個(gè)線程運(yùn)行順序執(zhí)行，才能保證輸出的結(jié)果是正確的。而這依賴于JVM的具體實(shí)現(xiàn)。考慮一種情況，如下：如果主線程在啟動(dòng)A后，執(zhí)行A，過(guò)程中又切回主線程，啟動(dòng)了ThreadB,ThreadC，之后，由于A線程尚未釋放self.notify，也就是B需要在synchronized(prev)處等待，而這時(shí)C卻調(diào)用synchronized(prev)獲取了對(duì)b的對(duì)象鎖。這樣，在A調(diào)用完后，同時(shí)ThreadB獲取了prev也就是a的對(duì)象鎖，ThreadC的執(zhí)行條件就已經(jīng)滿足了，會(huì)打印C，之后釋放c,及b的對(duì)象鎖，這時(shí)ThreadB具備了運(yùn)行條件，會(huì)打印B，也就是循環(huán)變成了ACBACB了。這種情況，可以通過(guò)在run中主動(dòng)釋放CPU，來(lái)進(jìn)行模擬。代碼如下：
Java代碼
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();
}
}
}
}
運(yùn)行后的打印結(jié)果就變成了ACBACB了。為了避免這種與JVM調(diào)度有關(guān)的不確定性。需要讓A,B,C三個(gè)線程以確定的順序啟動(dòng)，最終代碼如下：
Java代碼
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);
}
}
這樣才可以完美的解決該問(wèn)題。通過(guò)這個(gè)例子也是想說(shuō)明一下，很多理論、概念如Obj.wait(),Obj.notify()等，理解起來(lái)，比較簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，這里卻是往往出現(xiàn)問(wèn)題的地方。需要更加深入的理解。并在解決問(wèn)題的過(guò)程中不斷加深對(duì)概念的掌握。
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