Wait() 和 Notify() 概念 - Java 多线程

Question

class Q {
  volatile boolean valueSet = false;
  volatile int n;

  synchronized int get () {
    if ( !valueSet ) {
      try {
        wait();
      } catch ( InterruptedException e ) {
        System.out.println( "InterruptedException caught" );
      }
    }

    System.out.println( "Got: " + n );
    valueSet = false;
    notify();
    return n;
  }

  synchronized void put ( int n ) {
    if ( valueSet ) {
      try {
        wait();
      } catch ( InterruptedException e ) {
        System.out.println( "InterruptedException caught" );
      }
    }

    this.n = n;
    valueSet = true;
    System.out.println( "Put: " + n );
    notify();
  }
}

class Producer
    implements Runnable {
  Q q;
  Producer ( Q q ) {
    this.q = q;
    new Thread( this, "Producer" ).start();
  }

  public void run () {
    int i = 0;
    while ( true ) {
      q.put( i++ );
    }
  }

}

class Consumer
    implements Runnable {
  Q q;
  Consumer ( Q q ) {
    this.q = q;
    new Thread( this, "Consumer" ).start();
  }

  public void run () {
    while ( true ) {
      q.get();
    }
  }

}

class PCFixed {
  public static void main ( String args[] ) {
    Q q = new Q();
    new Producer( q );
    new Consumer( q );
    System.out.println( "Press Control-C to stop." );
  }
}

我无法理解这是如何运作的。以这个流程为例：生产者进入put方法并调用notify()。如果消费者还没有调用wait()该怎么办？此外，一旦生产者调用了notify()，当生产者还没有放弃监视器时，消费者怎么能进入get()方法呢？请帮我解答。

- Cafecorridor

Answer 1

我假设顶部的类是Q，它缺少一些代码。无论如何，总体思想是布尔值valueSet和wait()/notify()方法配合使用。

如果消费者已经开始等待，他通过同步的get()方法获得了对Q实例的锁定，然后在等待时释放它。

如果消费者尚未开始等待，则生产者可能已经拥有对Q实例的锁定，因为put()方法在同一个锁上同步。一旦生产者退出锁定，他将调用notify()以及将valueSet布尔值设置为true。

消费者的下一个get()调用将在尝试等待之前读取布尔值，并注意到有东西存在，获取n的内容并执行所需的工作。如果值未被设置，这意味着在消费者离开期间没有收到任何内容，则它将在锁上wait()以获取新工作，下一个notify()将唤醒它。

更新

在您在评论中提到的情况中，实际上是在相反的情况下询问完全相同的情况。相同的逻辑适用。

消费者当前正在等待，生产者调用notify()。生产者当前持有锁，并将在方法的持续时间内继续保持锁定。 notify()所做的只是让另一个当前正在等待锁的线程知道，当释放锁时，它可以尝试获取锁并恢复执行。在这种情况下，只有另一个线程，但如果有多个线程，则仅选择一个（要唤醒所有人，应调用notifyAll()）。

1.生产者退出该方法，释放锁。 2.消费者醒来并获得锁。

此时，不清楚生产者是否已经到达并且当前正在等待锁定，或者它尚未进入该方法。布尔标志和wait()/notify()方法的相同配合也适用于此。

在消费者通过退出方法释放锁之前，它将同时将布尔标志设置为false并调用notify()。

如果生产者当前已经在等待锁，则调用notify()将让它知道它可以在释放锁时唤醒并继续进行。

如果生产者没有在wait()调用中等待，那么它必须在方法外部（可能正在等待进入该方法并以这种方式获取锁）。当消费者退出该方法并释放锁时，生产者获取锁并检查布尔标志。它被设置为false，因此生产者不会尝试调用wait()，只是放下其值，设置布尔标志并调用notify()。

- Chris Hannon

---

采取以下流程。消费者首先进入get方法。它调用wait并释放监视器。现在生产者进入get方法，然后调用notify()。一旦调用了notify，它是否完成了方法的执行并释放了监视器？如果是，则消费者调用notify()。但是生产者还没有调用wait()吗？现在会发生什么？ - Cafecorridor

@Cafecorridor，我已经更新了我的答案，现在包括对此的回答。 - Chris Hannon

Answer 2

1. 如果消费者尚未调用wait()，会发生什么？
   • 消息将丢失
2. 一旦生产者调用notify()，当生产者尚未释放监视器时，消费者如何进入get()方法？
   • 它将死锁-阻塞直到监视器被释放。

- SliverNinja - MSFT

---

那么应该有一个块，即程序不应继续执行。为什么它会打印出正确的输出？ - Cafecorridor

Answer 3

我会尝试理解这是如何工作的。例如，Producer 已经进入了 put() 方法并看到监视器是空闲的，他可以执行放置操作。在他执行任务的时候，Consumer 来了并尝试执行 get() 操作。但是他失败了，因为监视器已经被 Producer 占用了，所以他调用了 wait()，意味着他被阻塞在那行代码上，等待其他线程调用 notify()。这里的诀窍是，在他再次被通知监视器再次空闲之前，他永远不会再次调用 get()，也就是说，他不会再执行任何空循环。因此，当 Producer 完成工作后，他调用 notify()，Consumer 就会从他离开的地方继续执行。我知道一开始可能有点难以理解，而且也有点难以解释，但是当你理解了之后，你会发现这些东西真的很简单而且很强大。祝你好运！

- Egor

---

当生产者线程已经锁定监视器时，消费者如何调用wait()函数？ - Cafecorridor

@Cafecorridor，调用wait()只是定义线程进入代码的关键部分的意图，它并不尝试执行它。通过调用wait()，线程开始等待另一个线程的notify()调用以恢复其操作，在此之前它被阻塞。 - Egor