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Java 并发编程中的等待唤醒机制:揭开多线程同步的奥秘

后端

理解等待唤醒机制

等待唤醒机制是 Java 中一种用于实现线程间通信的原语。它允许一个线程(等待线程)等待另一个线程(通知线程)发出的信号,然后继续执行。

  • wait(): 等待线程调用 wait() 方法后,它会释放锁并进入等待状态,直到收到 notify() 或 notifyAll() 信号。
  • notify(): 通知线程调用 notify() 方法后,它会随机唤醒一个正在等待该对象的线程。
  • notifyAll(): 通知线程调用 notifyAll() 方法后,它会唤醒所有正在等待该对象的线程。

同步和锁

wait() 和 notify() 方法只能在同步上下文中使用,这意味着它们只能在持有对象锁时调用。锁是一种机制,它允许一次只允许一个线程访问共享资源。在 Java 中,synchronized 用于获取和释放锁。

使用等待唤醒机制

以下代码段演示了如何使用等待唤醒机制在两个线程之间实现通信:

public class WaitNotifyExample {
    private static Object lock = new Object();
    private static boolean dataAvailable = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread producer = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                while (!dataAvailable) {
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("Data available: " + dataAvailable);
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                dataAvailable = true;
                lock.notify();
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

在这个例子中,producer 线程等待数据可用,而 consumer 线程负责设置数据可用并通知 producer 线程。

最佳实践

使用等待唤醒机制时,请遵循以下最佳实践:

  • 始终在同步上下文中使用 wait() 和 notify(): 这确保了线程安全性和数据的完整性。
  • 使用 while 循环检查条件: 不要使用 if 语句检查条件,因为线程可能会在条件发生变化之前被唤醒。
  • 考虑使用条件变量: 条件变量提供了一种更灵活的方法来管理多个等待线程。
  • 避免过度通知: 仅在条件发生变化时才调用 notify() 或 notifyAll()。

结论

等待唤醒机制是 Java 并发编程中一个强大的工具,它使线程能够协调交互并实现资源共享。通过理解其工作原理和最佳实践,您可以驾驭多线程编程的复杂性,构建健壮且高效的并发应用程序。