【線程系列五】什么時候釋放鎖—wait()、notify()


由於等待一個鎖定線程只有在獲得這把鎖之后,才能恢復運行,所以讓持有鎖的線程在不需要鎖的時候及時釋放鎖是很重要的。在以下情況下,持有鎖的線程會釋放鎖:
    1. 執行完同步代碼塊。
    2. 在執行同步代碼塊的過程中,遇到異常而導致線程終止。
    3. 在執行同步代碼塊的過程中,執行了鎖所屬對象的wait()方法,這個線程會釋放鎖,進行對象的等待池。
    除了以上情況外,只要持有鎖的此案吃還沒有執行完同步代碼塊,就不會釋放鎖。因此在以下情況下,線程不會釋放鎖:
    1. 在執行同步代碼塊的過程中,執行了Thread.sleep()方法,當前線程放棄CPU,開始睡眠,在睡眠中不會釋放鎖。
    2. 在執行同步代碼塊的過程中,執行了Thread.yield()方法,當前線程放棄CPU,但不會釋放鎖。
    3. 在執行同步代碼塊的過程中,其他線程執行了當前對象的suspend()方法,當前線程被暫停,但不會釋放鎖。但Thread類的suspend()方法已經被廢棄。
    避免死鎖的一個通用的經驗法則是:當幾個線程都要訪問共享資源A、B和C時,保證使每個線程都按照同樣的順序去訪問他們,比如都先訪問A,再訪問B和C。
    java.lang.Object類中提供了兩個用於線程通信的方法:wait()和notify()。需要注意到是,wait()方法必須放在一個循環中,因為在多線程環境中,共享對象的狀態隨時可能改變。當一個在對象等待池中的線程被喚醒后,並不一定立即恢復運行,等到這個線程獲得了鎖及CPU才能繼續運行,又可能此時對象的狀態已經發生了變化。


    # 調用obj的wait(), notify()方法前,必須獲得obj鎖,也就是必須寫在synchronized(obj) {...} 代碼段內。
  
  # 調用obj.wait()后,線程A就釋放了obj的鎖,否則線程B無法獲得obj鎖,也就無法在synchronized(obj) {...} 代碼段內喚醒A。
  
  # 當obj.wait()方法返回后,線程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(具體哪一個由JVM決定)。
  
  # obj.notifyAll()則能全部喚醒A1,A2,A3,但是要繼續執行obj.wait()的下一條語句,必須獲得obj鎖,因此,A1,A2,A3只有一個有機會獲得鎖繼續執行,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的時候,B正持有obj鎖,因此,A1,A2,A3雖被喚醒,但是仍無法獲得obj鎖。直到B退出synchronized塊,釋放obj鎖后,A1,A2,A3中的一個才有機會獲得鎖繼續執行。
  
  wait()/sleep()的區別
  
  前面講了wait/notify機制,Thread還有一個sleep()靜態方法,它也能使線程暫停一段時間。sleep與wait的不同點是:sleep並不釋放鎖,並且sleep的暫停和wait暫停是不一樣的。obj.wait會使線程進入obj對象的等待集合中並等待喚醒。
  
  但是wait()和sleep()都可以通過interrupt()方法打斷線程的暫停狀態,從而使線程立刻拋出InterruptedException。
  
  如果線程A希望立即結束線程B,則可以對線程B對應的Thread實例調用interrupt方法。如果此刻線程B正在wait/sleep/join,則線程B會立刻拋出InterruptedException,在catch() {} 中直接return即可安全地結束線程。
  
  需要注意的是,InterruptedException是線程自己從內部拋出的,並不是interrupt()方法拋出的。對某一線程調用interrupt()時,如果該線程正在執行普通的代碼,那么該線程根本就不會拋出InterruptedException。但是,一旦該線程進入到wait()/sleep()/join()后,就會立刻拋出InterruptedException。


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