Java 等待通知机制

Java

解决原生锁上的条件等待问题

满足条件执行问题

如果线程不满足继续执行的条件，不断循环，资源浪费

Sample
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while(!condition) {
}
doSomething();

为了更节约，不满足条件，睡眠一段再检测，缺点是依靠间隔不能及时感知，如果缩短睡眠间隔，又会导致开销增加

Sample
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while(!condition) {
    sleep(1000);
}
doSomething();

wait/notify

wait(),notify(),notifyAll()是Object的基本方法，并且都是native的
wait可以无限期等待，实际上是传入过期时间0实现，wait过程中响应中断

Object.java
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public final void wait() throws InterruptedException {
    wait(0);
}
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final native void notify();
public final native void notifyAll();

每个对象自身monitor维护一个等待队列

  • 要操控对象的前提是必须先获得锁，因此wait和notify操作都需要在同步块内使用
  • 占有锁的线程无法继续进行，调用wait主动释放锁给别人，线程进入等待状态
  • 多个线程都在等待，调用notify只能唤醒一个，notifyAll全部唤醒
  • 由于之前释放了锁，被唤醒后需要重新获得锁才能继续，实际上notify的作用是从等待队列移动到同步队列
  • 调用notify后，其他线程虽然被唤醒，但是要等到执行notify的线程退出同步块释放锁后才有机会执行
  • 即使没notify线程也可能会被无原因唤醒，wait总要在循环检查内调用，以便错误唤醒时可以保持正确行为

等待逻辑

Sample
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synchronized(obj) {
    obj.doSomething();
    while(!condition) {
        obj.wait();
    }
}
// continue logic

唤醒逻辑

Sample
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synchronized(obj) {
    obj.doSomething();
    // meet the condition
    obj.notifyAll();
}

使用同步方法也可以，默认是以当前实例作为锁

Sample
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public synchronized void needWait() throws InterruptedException {
    wait();
}
public synchronized void needNotify() {
    notifyAll();
}

Wait-Notify为一种偏底层的机制，一般直接使用更高级的类实现等待唤醒逻辑

JDK应用

java.net.InetAddress

多线程通过host查ip，有一个去查就可以，其他等待

InetAddress.java
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//维护查询中的host
private static final HashMap<String, Void> lookupTable = new HashMap<>();

private static InetAddress[] checkLookupTable(String host) {
    synchronized (lookupTable) {
        //插入一条null记录，表明即将开始查询
        if (lookupTable.containsKey(host) == false) {
            lookupTable.put(host, null);
            //返回null, 外围开始查询逻辑
            return null;
        }

        //有记录，说明其他线程在查，需要等待
        while (lookupTable.containsKey(host)) {
            try {
                lookupTable.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    //其他线程已经查完，去缓存中访问
    InetAddress[] addresses = getCachedAddresses(host);
    //发现缓存里没有，说明其他线程没查到，插入null记录表示自己线程去查
    if (addresses == null) {
        synchronized (lookupTable) {
            lookupTable.put(host, null);
            return null;
        }
    }
    return addresses;
}

查询完毕后调用，清除查询标记，通知其他线程已经查完

InetAddress.java
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private static void updateLookupTable(String host) {
    synchronized (lookupTable) {
        lookupTable.remove(host);
        lookupTable.notifyAll();
    }
}

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