java问答:终极父类(六)——等待/唤醒和接口

等待和唤醒

Qwait()notify()  notifyAll() 是用来干什么的?

Await()notify()  notifyAll() 可以让线程协调完成一项任务。例如,一个线程生产,另一线程消费。生产线程不能在前一产品被消费之前运行,而应该等待前一个被生产出来的产品被消费之后才被唤醒,进行生产。同理,消费线程也不能在生产线程之前运行,即不能消费不存在的产品,所以应该等待生产线程执行一个之后才执行。利用这些方法,就可以实现这些线程之间的协调。从本质上说,一个线程等待某种状态(例如一个产品被生产),另一个线程正在执行,知道产生了某种状态(例如生产了一个产品)。

Q:不同的 wait() 方法之间有什么区别?

A:没有参数的 wait() 方法被调用之后,线程就会一直处于睡眠状态,直到本对象(就是 wait() 被调用的那个对象)调用 notify()  notifyAll() 方法。相应的,wait(long timeout) wait(long timeout, int nanos) 方法中,当等待时间结束或者被唤醒(无论哪一个先发生)时将会结束等待。

Qnotify()  notifyAll() 方法有什么区别?

Anotify() 方法随机唤醒一个等待的线程,而 notifyAll() 方法将唤醒所有在等待的的线程。

Q:线程被唤醒之后会发生什么?

A:当一个线程被唤醒之后,不会立即执行,除非本对象(调用 notify()  notifyAll() 的对象)的同步锁被释放。唤醒的线程会按照规则和其他线程竞争同步锁,得到锁的线程将执行。所以 notifyAll() 方法执行之后,可能会有一个线程立即运行,也可能所有的线程都没运行。

Q:为什么在使用等待、唤醒方法时,要放在同步代码中?

A::将等待和唤醒方法放在同步代码中是非常必要的,这样做是为了避免出现竞争条件。鉴于要等待的线程通常在调用wait()之前会确认一种情况存在与否(通常是检查某一变量的值),而另一线程在调用notify()` 之前通常会设置某种情况(通常是通过设置一个变量的值)。以下的这种情况就是发生了竞争条件:

  1. 线程一检查了情况和变量,发现需要等待。
  2. 线程二设置了变量。
  3. 线程二调用了 notify() 。此时,线程一还没有等待,所以这次调用什么用都没有。
  4. 线程一调用了 wait()。这下它永远不会被唤醒了。

Q:如果在同步代码之外使用这些方法会怎么样呢?

A:如果在同步代码之外使用了这些情况,就会跑出java.lang.IllegalMonitorStateException异常。

Q:如果在同步代码中调用这些方法呢?

A:当 wait() 方法在同步代码中被调用时,会根据同步代码中方法的优先级先后执行,在 wait() 方法返回值之前,该同步代码一直持有锁,这样就不会出现竞争条件了。在 wait() 方法可以接受唤醒之前,锁一直都不会被释放。

Q:为什么要要把 wait() 的调用放在 while 循环中,而不是 if 判断中呢?

A:为了防止假唤醒,可以在 stackoverflow 上了解有关这类现象的更多信息——假唤醒真的会发生吗?

Q:能提供一个使用等待与唤醒方法的范例吗?

A:见代码清单2.

代码清单2:发送与接收信息

代码清单2声明了一个 WaitNotifyDemo 类,其中,main() 方法有一对发送和接收信息的线程。

main() 方法首先声明了 Shard 本地类,包含接收和发送信息的任务。Share 声明了一个 String 类型的smg 私有成员变量来存储要发送的信息,同时声明了同步的 send()  receive() 方法来执行接收和发送动作。

发送线程调用的是 send()。因为上一次调用 send() 的信息可能还没有被接收到,所以这个方法首先要通过计算 this.msg != null 的值来判断信息发送的状态。如果返回值为真,那么信息处于被等待发送的状态,就会调用 wait() ,一旦信息被接收到,接受的线程就会给 msg 赋值为 null ,并存储新信息,调用notify() 唤醒等待的线程。

接收线程调用的是 receive() 因为可能没有信息处于被接收状态,这个方法首先会通过计算 mas == null的值来验证信息有没有等待被接收的状态。如果表达式返回值为真,就表示没有信息等待被接收,此线程就要调用 wait() 方法。如果有信息发送,发送线程就会给 msg 分配值并且调用 notify() 唤醒接收线程。

编译(javac WaitNotifyDemo.java)并运行(java WaitNotifyDemo)源代码,将会看到以下输出结果:

Q:我想更加深入的学习等待和唤醒的机制,能提供一些资源吗?

A:可以在 artima 参考 Bill Venners 的书《Inside the Java Virtual Machine(深入理解 java 虚拟机)》中第20章 Chapter 20: Thread Synchronization.

Object,接口和 java8

Q:在第一部分中提到过接口是不继承 Object 的。然而,我发现有些接口中声明了 Object 中的方法。比如,java.util.Comparator 接口有 boolean.equals(Object.obj).为什么呢?

A:Java语言规范的 9.6.3.4 部分中清楚说明了,接口有相当于 Object 中成员那样的公共抽象成员。此外,如果接口中声明了 Object 中的成员函数(例如,声明的函数相当于覆盖 Object 中的 public 的方法),则认为是接口覆盖了他们,可以用 @Orride注释。

为什么要在接口中声明 public 的非final object 方法(可能还带有 @Override)呢?举例来说,Comparator 接口中就有 boolean equals(Object obj) 声明,这个方法在接口中声明是为了此接口的特殊情况。

此外,这个方法只有在传入的类是一个比较规则相同的比较器的时候,才能返回 true

因为这种情况是可选的,所以并不强制实现 Comparator,这取决于有没有 equals只有在遇到一个比较规则相同的比较器的时候才返回真的需求。尽管类并不要求覆盖 equals,但是文档中却支持这样做来提高性能。

注意,不覆盖 Object.equals(Object)是安全的,但是覆盖这个方发可能在一些情况下提高性能,比如让程序判断两个不同的比较器是不是用的相同的规则。

Q:哪一个 Employee 方法被覆盖了?是 Object 中的,还是接口中的?

A:更早的文档中说,被覆盖的方法是 Object 中的。

Q:java 8支持接口中的默认方法。可以在接口中默认实现 Employee 方法或者 Object 中的其他方法吗?

A:不可以。Object中的任何 public的非 final 方法都是不允许在接口中默认实现的。这个限制的基本原理在 Brian Goetz 的 允许默认方法覆盖Object中的方法 一文中有说明。

Q:能提供更多关于接口中 Object 方法的学习资源吗?

A:可以参考这篇 接口继承了 Object 类吗?

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至此,所有有关 Object 的介绍就结束了。查看目录请看第一部分

 

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