Методы wait(), notify(), notifyAll() класса Object

Наконец, перейдем к рассмотрению трех методов класса Object, завершая описание механизмов поддержки многопоточности в Java.

Каждый объект в Java имеет не только блокировку для synchronized блоков и методов, но и так называемый wait-set, набор потоков исполнения. Любой поток может вызвать метод wait() любого объекта и таким образом попасть в его wait-set. При этом выполнение такого потока приостанавливается до тех пор, пока другой поток не вызовет у этого же объекта метод notifyAll(), который пробуждает все потоки из wait-set. Метод notify() пробуждает один случайно выбранный поток из данного набора.

Однако применение этих методов связано с одним важным ограничением. Любой из них может быть вызван потоком у объекта только после установления блокировки на этот объект. То есть либо внутри synchronized -блока с ссылкой на этот объект в качестве аргумента, либо обращения к методам должны быть в синхронизированных методах класса самого объекта. Рассмотрим пример:

public class WaitThread implements Runnable {

private Object shared;

public WaitThread(Object o) {

shared=o;

}

public void run() {

synchronized (shared) {

try {

shared.wait();

} catch (InterruptedException e) {}

System.out.println("after wait");

}

}

public static void main(String s[]) {

Object o = new Object();

WaitThread w = new WaitThread(o);

new Thread(w).start();

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {}

System.out.println("before notify");

synchronized (o) {

o.notifyAll();

}

}

}

Результатом программы будет:

before notify

after wait

Обратите внимание, что метод wait(), как и sleep(), требует обработки InterruptedException, то есть его выполнение также можно прервать методом interrupt().

В заключение рассмотрим более сложный пример для трех потоков:

public class ThreadTest implements Runnable {

final static private Object shared=new Object();

private int type;

public ThreadTest(int i) {

type=i;

}

public void run() {

if (type==1 || type==2) {

synchronized (shared) {

try {

shared.wait();

} catch (InterruptedException e) {}

System.out.println("Thread "+type+" after wait()");

}

} else {

synchronized (shared) {

shared.notifyAll();

System.out.println("Thread "+type+" after notifyAll()");

}

}

}

public static void main(String s[]) {

ThreadTest w1 = new ThreadTest(1);

new Thread(w1).start();

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {}

ThreadTest w2 = new ThreadTest(2);

new Thread(w2).start();

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {}

ThreadTest w3 = new ThreadTest(3);

new Thread(w3).start();

}

}

Пример 12.5.

Результатом работы программы будет:

Thread 3 after notifyAll()

Thread 1 after wait()

Thread 2 after wait()

Пример 12.6.

Рассмотрим, что произошло. Во-первых, был запущен поток 1, который тут же вызвал метод wait() и приостановил свое выполнение. Затем то же самое произошло с потоком 2. Далее начинает выполняться поток 3.

Сразу обращает на себя внимание следующий факт. Еще поток 1 вошел в synchronized -блок, а стало быть, установил блокировку на объект shared. Но, судя по результатам, это не помешало и потоку 2 зайти в synchronized -блок, а затем и потоку 3. Причем, для последнего это просто необходимо, иначе как можно "разбудить" потоки 1 и 2?

Можно сделать вывод, что потоки, прежде чем приостановить выполнение после вызова метода wait(), отпускают все занятые блокировки. Итак, вызывается метод notifyAll(). Как уже было сказано, все потоки из wait-set возобновляют свою работу. Однако чтобы корректно продолжить исполнение, необходимо вернуть блокировку на объект, ведь следующая команда также находится внутри synchronized -блока!

Получается, что даже после вызова notifyAll() все потоки не могут сразу возобновить работу. Лишь один из них сможет вернуть себе блокировку и продолжить работу. Когда он покинет свой synchronized -блок и отпустит объект, второй поток возобновит свою работу, и так далее. Если по какой-то причине объект так и не будет освобожден, поток так никогда и не выйдет из метода wait(), даже если будет вызван метод notifyAll(). В рассмотренном примере потоки один за другим смогли возобновить свою работу.

Кроме того, определен метод wait() с параметром, который задает период тайм-аута, по истечении которого поток сам попытается возобновить свою работу. Но начать ему придется все равно с повторного получения блокировки.