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Java多线程中notifyAll()方法使用教程
阅读量:669 次
发布时间:2019-03-15

本文共 3339 字,大约阅读时间需要 11 分钟。

notifyAll()方法:深入解析与使用示例

在Java编程中,notifyAll()是_threads_领域中一个非常重要但又不为人所熟知的方法。了解这一方法的工作原理和应用,对于编写高效且线程安全的程序至关重要。在本文中,我们将详细探讨notifyAll()的作用、使用场景以及一些关键的注意事项,帮助开发者更好地掌握这一高级编程工具。


一、notifyAll()方法的基本定义

notifyAll()方法最初出现在Java的earlier版本中,主要用于唤醒等待特定锁的所有线程。这个方法的名字虽然看似“通知所有人”,但有时候会与notify()方法产生混淆。需明确,notifyAll()notify()的区别在于作用对象:前者唤醒所有等待相同锁的线程,而后者仅唤醒单个等待该锁的线程。

要使用notifyAll(),必须在当前线程持有对应锁的情况下调用,否则会抛出IllegalMonitorStateException。这是为了防止死锁和无限等待的发生,确保每次调用notifyAll()必然是在一个线程安全的环境中进行。

notifyAll()的一些常见误解:

  • 所有线程都会被唤醒? 不是,只有等待当前锁的线程会受到影响。
  • 可以唤醒所有线程? 不只能唤醒所有线程,而是唤醒所有当前持有或等待当前锁的线程。

二、notifyAll()的使用场景分析

当一个线程拥有某个对象的锁,执行notifyAll()时,它会将当前锁的所有等待线程优先级提醒,促使这些线程尽快继续执行。这种机制尤其在多线程环境中非常有用,例如在输入/输出操作和资源共享的情况下。

notifyAll()的注意事项:

  • 方法的多线程安全性 在使用notifyAll()时,必须确保调用线程在进入方法时已经持有锁。如果不具备锁,会导致异常,可能引发逻辑错误或资源泄漏。

  • 唤醒所有线程的“所有”含义 “所有”在这里指的是所有当前持有该锁或等待该锁的线程,不仅仅是所有线程。这意味着,若一个锁被多个线程共享,对每个线程的notify()notifyAll()操作都有特定的行为。

  • 操作的结果_lock_分配 使用notifyAll()后,锁会通过Java内核定期地随机分配给被唤醒或处于等待状态的线程。例如,如果有两个线程AB在等待同一锁,当C线程调用notifyAll()后,锁会被立即指派给其中一个线程,另一个线程仍需继续等待。

  • 避免资源竞争 在使用notifyAll()时,可能会遇到其他线程试图获取同一锁的情况,因而,必须在获取锁之后完成一定的操作,然后再释放锁,确保一定的安全性和线程一致性。


  • 三、notifyAll()应用示例

    为了让你更好地理解notifyAll()的使用,我们可以通过一个简单的代码示例来看看它如何发挥作用。

    示例代码:

    // 共享变量object锁
    public class TestNotifyAll implements Runnable {
    private static final Object object = new Object();
    @Override
    public void run() {
    synchronized (object) {
    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取锁,进入等待状态");
    try {
    object.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]执行最后部分,解锁");
    }
    }
    public static void main(String[] args) {
    TestNotifyAll runnable = new TestNotifyAll();
    Thread t0 = new Thread(runnable);
    Thread t1 = new Thread(runnable);
    Thread t2 = new Thread(() -> {
    synchronized (object) {
    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]处于锁,准备唤醒所有线程");
    object.notifyAll(); // 唤醒所有等待该锁的线程
    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]锁已释放,开始等待");
    }
    });
    // 启动线程并等待
    try {
    t0.start();
    t1.start();
    // 确保t2在t0和t1之后运行
    Thread.sleep(100);
    t2.start();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }

    代码解读:

  • 线程t0和t1:它们共享同一个锁object,各执行一次wait(),进入等待状态。
  • 线程t2:被设计为在等待t0和t1进入wait()完成之后(通过sleep延时)启动,并调用notifyAll(),唤醒t0和t1。
  • 输出结果:程序打印每一步线程状态,清晰展示了锁的释放和线程的唤醒过程。

  • 四、notifyAll()的高级使用技巧

  • 在多线程程序中不直接使用wait()notify

    使用notifyAll()可以避免在低级别线程中手动调用wait()notify,这有助于减少代码的复杂性和潜在的竞态条件。

  • notifyAll()与线程壁垒

    有时,一个线程可能需要唤醒另一些线程以避免长时间的等待。例如,在某些网络框架中,notifyAll()会被用来标识一个任务完成,释放其他线程的可能性。

  • 避免因锁外操作引发的错误

    在调用notifyAll()前,确保该线程拥有锁,否则会抛出异常。这个检查可以通过synchronized语句来实现。


  • 五、notifyAll()在Java中的隐藏特性

    一个非常有趣的事实是:在Java中,线程在调用run()方法的时候,都会默认执行notifyAll(),这就意味着所有正在等待该线程的锁都会被唤醒。一旦线程退出,所有相关的等待状态都会被中断。

    这种机制有助于避免死锁,但也可能导致一些意想不到的现象,所以在编写多线程程序时需要特别注意线程的生命周期。


    六、总结与未来展望

    通过本文的分析,我们可以得出notifyAll()是一个非常强大的工具,它允许开发者在多线程环境中有效地管理锁和线程状态。然而,正确地使用它需要深刻理解其机制和潜在的隐藏问题。

    在任何项目中,只有在明确了解线程的抽象模型和Java的内置机制时,我们才能有效地利用notifyAll()来提升程序性能和可靠性。未来的文章中,我们将详细探讨其他相关的线程方法和高级同步机制,帮助大家在多线程编程中游刃有余。

    如果这篇文章对你有所帮助,欢迎分享给更多的开发者朋友,也欢迎期待我们下一篇深入的技术指南!

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