Java之线程篇四

目录

volatile关键字

volatile保证内存可见性

代码示例

代码示例2-（+volatile）

volatile不保证原子性

synchronized保证内存可见性

wait()和notify()

wait()方法

notify()

理解notify()和notifyAll()

wait和sleep的对比

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volatile关键字

volatile保证内存可见性

volatile 修饰的变量, 能够保证 "内存可见性".

代码在写入 volatile 修饰的变量的时候：

改变线程工作内存中volatile变量副本的值
将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存

代码在读取 volatile 修饰的变量的时候： 

从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中
从工作内存中读取volatile变量的副本 

加上 volatile , 强制读写内存. 速度是慢了, 但是数据变的更准确了。 

代码示例

public class Demo13 {private static int isQuit=0;public static void main(String[] args) {Thread t1=new Thread(()->{while(isQuit==0){}System.out.println("t1 退出");});t1.start();Thread t2=new Thread(()->{System.out.println("请输入 isQuit:");Scanner scanner=new Scanner(System.in);isQuit=scanner.nextInt();});t2.start();}
}

运行结果

通过jconsole观察，会看到线程t1处于RUNNABLE状态。

t1 读的是自己工作内存中的内容 .

当 t2 对 flag 变量进行修改 , 此时 t1 感知不到 flag 的变化 .

原因解释：

1) load 读取内存中isQuit的值到寄存器中.
2)通过cmp 指令比较寄存器的值是否是0.决定是否要继续循环.
由于这个循环,循环速度飞快.短时间内,就会进行大量的循环.也就是进行大量的load和cmp 操作.此时,编译器/JVM就发现了，虽然进行了这么多次load,但是 load 出来的结果都一样的.并且, load 操作又非常费时间,一次load花的时间相当于上万次cmp 了.
所以编译器就做了一个大胆的决定~~只是第一次循环的时候才读了内存.后续都不再读内存了,而是直接从寄存器中,取出isQuit的值了. 

代码示例2-（+volatile）

public class Demo13 {private static volatile int isQuit=0;public static void main(String[] args) {Thread t1=new Thread(()->{while(isQuit==0){}System.out.println("t1 退出");});t1.start();Thread t2=new Thread(()->{System.out.println("请输入 isQuit:");Scanner scanner=new Scanner(System.in);isQuit=scanner.nextInt();});t2.start();}
}

运行结果

代码示例3-（+sleep）

public class Demo13 {private static int isQuit=0;public static void main(String[] args) {Thread t1=new Thread(()->{while(isQuit==0){try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("t1 退出");});t1.start();Thread t2=new Thread(()->{System.out.println("请输入 isQuit:");Scanner scanner=new Scanner(System.in);isQuit=scanner.nextInt();});t2.start();}
}

运行结果

volatile不保证原子性

代码示例

class Counter {volatile public int count = 0;void increase() {count++;}
}public class Demo13 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final Counter counter = new Counter();Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();}});Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();}});t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(counter.count);}
}

运行结果

我们会发现，加上volatile以后，依旧不是线程安全的。

synchronized保证内存可见性

代码示例

class Counter {public int flag = 0;
}public class Demo13 {public static void main(String[] args) {Counter counter = new Counter();Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {synchronized (counter) {if (counter.flag != 0) {break;}}}System.out.println("循环结束!");});Thread t2 = new Thread(() -> {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("输入一个整数:");counter.flag = scanner.nextInt();});t1.start();t2.start();}
}

运行结果

wait()和notify()

wait()方法

wait 做的事情:

使当前执行代码的线程进行等待. (把线程放到等待队列中)
释放当前的锁
满足一定条件时被唤醒, 重新尝试获取这个锁. 

wait 要搭配 synchronized 来使用. 脱离 synchronized 使用 wait 会直接抛出异常.

代码示例

public class Demo14 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object object = new Object();synchronized (object) {System.out.println("wait 之前");// 把 wait 要放到 synchronized 里面来调用. 保证确实是拿到锁了的.object.wait();System.out.println("wait 之后");}}
}

 运行结果

此时object就会一直进行wait，当然我们肯定不想让程序一直等待下去，下面将介绍notify()来唤醒它。

notify()

notify 方法是唤醒等待的线程. 

方法notify()也要在同步方法或同步块中调用，该方法是用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其它线程，对其发出通知notify，并使它们重新获取该对象的对象锁。
如果有多个线程等待，则有线程调度器随机挑选出一个呈 wait 状态的线程。(并没有 "先来后到")，在notify()方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，要等到执行notify()方法的线程将程序执行完，也就是退出同步代码块之后才会释放对象锁。

代码示例

public class Demo15 {public static void main(String[] args) {Object object = new Object();Thread t1 = new Thread(() -> {synchronized (object) {System.out.println("wait 之前");try {object.wait();
//                    object.wait(5000);//也可以指定等待时间后自动唤醒} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("wait 之后");}});Thread t2 = new Thread(() -> {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}synchronized (object) {System.out.println("进行通知");object.notify();}});t1.start();t2.start();}
}

运行结果

notifyAll()

notify方法只是唤醒某一个等待线程. 使用notifyAll方法可以一次唤醒所有的等待线程.

代码示例

class WaitTask implements Runnable {private Object locker;public WaitTask(Object locker) {this.locker = locker;}@Overridepublic void run() {synchronized (locker) {while (true) {try {System.out.println("wait 开始");locker.wait();System.out.println("wait 结束");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
class NotifyTask implements Runnable {private Object locker;public NotifyTask(Object locker) {this.locker = locker;}@Overridepublic void run() {synchronized (locker) {System.out.println("notify 开始");locker.notifyAll();System.out.println("notify 结束");}}
}public class Demo16 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object locker = new Object();Thread t1 = new Thread(new WaitTask(locker));Thread t3 = new Thread(new WaitTask(locker));Thread t4 = new Thread(new WaitTask(locker));Thread t2 = new Thread(new NotifyTask(locker));t1.start();t2.start();t3.start();Thread.sleep(5000);t4.start();}
}

运行结果

注意: 虽然是同时唤醒 3 个线程, 但是这 3 个线程需要竞争锁. 所以并不是同时执行, 而仍然是有先有后的执行.

理解notify()和notifyAll()

notify 只唤醒等待队列中的一个线程 . 其他线程还是乖乖等着.

notifyAll 一下全都唤醒, 需要这些线程重新竞争锁.

wait和sleep的对比

唯一的相同点就是都可以让线程放弃执行一段时间.

1. wait 需要搭配 synchronized 使用 . sleep 不需要 .

2. wait 是 Object 的方法 sleep 是 Thread 的静态方法 .