Java多线程5—死锁和wait()、notify()、notifyAll()

在计算机领域有一个很经典的问题——哲学家进餐问题。在一个桌子旁边，围坐着五个哲学家，每个哲学家左右手边各有一支筷子。要求每个哲学家必须同时拿起两支筷子才可以吃饭。开始吃饭的时候每个哲学家都去拿身边的筷子，这样每个哲学家的手里就只有一支筷子，哲学谁也不想先将筷子放下，都希望别的哲学家先放下筷子。这样每个哲学家都吃不到饭。

上面的问题同样也会在计算机中线程调度的时候发生。假设在程序中有两个线程1和2。每个线程分别有一个监视器A和B。线程1锁住了对象A的监视器，等待对象B的监视器，线程2锁住了对象B的监视器，等待对象A的监视器，这样两个线程就都无法运行，就造成了死锁。

我们不希望发生死锁的问题，下面我们举一个例子：有一个情报员需要将数据放到信箱，然后由另一个情报员去取情报。而且每个情报员在放或取情报的时候，先将信箱占住，这时候另一个情报员无法对信箱操作。当然如果是先放情报，再取情报，不会发生错误。但是如果没有情报的时候，一个情报员先去取情报了，并且把信箱占住，另一个情报员无法放情报，而第一情报员也无法释放信箱，这样两个情报员就无法工作，就造成了死锁。我们不希望发生这种情况，我们希望当情报员放了情报通知另一情报员，当情报员取了情报后通知另一个情报员继续放情报。这时候我们就可以在Java中用wait()、notify()方法模拟上面的例子。下面我们给出代码：

class

Test

{

public static void main(String[] args){

Queue q=new Queue();//创建一个信箱

Producer p=new Producer(q);//创建一个放情报线程，需要一个信箱的对象作为参数

Consumer c=new Consumer(q);//创建一个取情报线程，需要一个信箱的对象作为参数

p.start();//启动线程

c.start();//启动线程

}

}

class

Producer extends Thread

{

Queue q;

Producer(Queue q){

this.q=q;

}

public void run(){

for(int i=0;i<10;i++){

q.put(i);

System.out.println("Producer put "+i);

}

}

}

class

Consumer extends Thread//我们设一次只放一个数据

{

Queue q;

Consumer(Queue q){

this.q=q;

}

public void run(){

while(true){

System.out.println("Consumer get "+q.get());

}

}

}

class

Queue

{

int value;

boolean bFull=false;//设一个Boolean变量标志信箱中是否有情报

public synchronized void put(int i){//这里需要用同步的方法否则可能放到一半中断

if(!bFull){//如果信箱中没有情报放情报并将bFull设置成true，然后用notify()方法通知另一个情报员线程取情报

value=i;

bFull=true;

notify();

}

try{//可能开始已经有情报，这时候执行wait()方法等待

wait();//该方法会跑出异常需要捕获

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

}

public synchronized int get(){//这里需要用同步的方法否则可能取到一半中断

if(!bFull){//如果没有情报调用wait()方法等待

try{

wait();//该方法会跑出异常需要捕获

}

catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

}

bFull=false;//如果有情报，将bFull设置成false，并用notify()方法通知另外一个情报员线程，然后返回情报数据

notify();

return value;

}

}

上面的程序注释详细的介绍了，这个程序运行时候注意问题。

每一个对象除了有一个锁之外，还有一个等待队列（wait set），当一个对象刚创建的时候，它的对待队列是空的。我们应该在当前线程锁住对象的锁后，去调用该对象的wait方法。当调用对象的notify方法时，将从该对象的等待队列中删除一个任意选择的线程，这个线程将再次成为可运行的线程。所以我们使用wait和notify方法的时候必须确定这两个线程在同一个对象的等待队列。

最后在说一句notifyAll()方法，在等待队列中会有许多的等待线程，调用该方法后，将会唤醒所有的线程。