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【Java ee初阶】多线程（5）

news 来源：原创 2025/8/25 3:31:43

一、wait 和 notify

wait notify 是两个用来协调线程执行顺序的关键字，用来避免“线程饿死”的情况。

wait 和 notify 其实都是 Object 这个类的方法，而 Object这个类是所有类的“祖宗类”，也就是说明，任何一个类，都可以调用wait 和notify这两个方法。

Java标准库中，涉及到阻塞的方法，都可能抛出InterruptedException

让我们来观察一下这个异常的名字。

Illegal：非法的，不正确的，不合理的（而不是违反法律的）、

Monitor：监视器/显示器（电脑的显示器，英文不是screen，而是Monitor）此处的Monitor指的是synchronized，synchronized在JVM里面的底层实现，就被称为“监视器锁”（JVM源码，变量名是Monitor相关的词）

所以这个异常的意思是，当前处于非法的锁状态。

众所周知，锁一共有两种状态，一种是加锁，一种是解锁。

wait方法内部做的第一件事情，就是释放锁。

而我们必须要先得到锁，才能去谈释放锁。因此，wait必须放到synchronized代码块内部去进行使用。

此处的阻塞会持续进行，直到其他线程调用notify把该线程进行唤醒。

此处的阻塞会持续进行，直到其他线程调用notify，将该线程进行唤醒。

package Thread;import java.util.Scanner;public class demo28 {// 将 object 变量移到类内部并添加 static 修饰符public static Object object = new Object();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {synchronized (object) { System.out.println("t1 wait之前");try {object.wait(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t1 wait之后"); }});Thread t2 = new Thread(() -> {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入任意内容 尝试唤醒t1");scanner.next(); synchronized (object) { object.notify(); System.out.println("t2 notify之后"); }});     t1.start();t2.start();}   
}

输出：

图上这四处地方的锁，必须是同一个对象。

假设notify后面又有一堆别的逻辑，此时，这个锁就会再多占有一会。

【总结】wait要做的事情：

1、使当前执行代码的线程进行等待（把线程放到等待队列中去）

2、释放当前的锁

3、满足一定条件的时候被唤醒，并且重新尝试获取这把锁

（这三个步骤是同时进行的）

使用wait的时候，阻塞其实是有两个阶段的：

1、WAITING的阻塞：通过wait 等待其他线程的通知

2、BLOCKED阻塞：当收到通知之后，就会重新尝试获取这把锁。重新尝试获取这把锁，很可能又会遇到锁竞争

wait进行阻塞之后，需要通过notify唤醒。默认情况下，wait的阻塞也是死等。

这样子是不合理的，因此，我们在工作中需要设定等待时间上限。（超过时间）

括号里的等待时间是毫秒

package Thread;import java.util.Scanner;public class demo29 {public static Object locker = new Object();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {synchronized (locker) {System.out.println("t1 wait之前");try {locker.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t1 wait之后");}});Thread t2 = new Thread(() -> {synchronized (locker) {System.out.println("t2 wait之前");try {locker.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t2 wait之后");}});Thread t3 = new Thread(() -> {synchronized (locker) {System.out.println("t3 wait之前");try {locker.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t3 wait之后");}});Thread t4 = new Thread(() -> {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入任意内容 尝试唤醒t1、t2、t3");scanner.next();synchronized (locker) {System.out.println("t4 notify之前");locker.notify(); // 唤醒一个在 locker 上等待的线程，这里是 t1System.out.println("t4 notify之后");}});t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();}}

输出：

可以看出，当前只是将t1唤醒了

再次尝试

唤醒的仍然是t1

咱们在多线程中谈到的“随机”其实不是数学上概率均等的随机，这种随机的概率是无法预测的。取决于调度器如何去调度。调度器里面，其实不是“概率均等的唤醒”，调度器内部也是有一套规则的。这套规则，对于程序员是“透明的”，程序员做的，就是不能依赖于这里的状态。

mysql的时候，select查询一个数据，得到的结果集，是按照怎样的顺序的呢？（是按照id的顺序，时间的顺序，排列的顺序的吗？）都不是，mysql就没有这样的承诺。必须加上orderby

notifyAll可以唤醒全部：

如果没有任何对象在wait，那么直接调用notify / notifyAll 会发生什么？
不会发生任何事情，直接凭空调用notify是没有任何副作用的

经典面试题：

请你谈一谈sleep 和 wait 的区别

1.wait 的设计就是为了提前唤醒。超时时间，是“后手”（B计划）

sleep 的设计就是为了到达时间再进行唤醒。虽然也可以通过Interrupt()进行提前唤醒，但是这样的唤醒是会产生异常的。（此处的异常表示：程序出现不符合预期的情况，才称为“异常”）

2.wait需要搭配锁来时进行使用，wait执行时会先释放锁

sleep不需要搭配锁进行使用，当把sleep放到synchronized内部的时候，不会释放锁（抱着锁睡觉）

综上所述，在实际开发中，wait比sleep用的更多。

二、单例模式

单例模式是一种设计模式，校招中最常考到的设计模式之一。

为了使得新手的代码下线也能够有所保证，大佬们研究出了一些“设计模式”，用来解决一些固定的场景问题，这些问题有着固定的套路。

如果按照设计模式写，能够得到一个较为靠谱的代码，属于是一种软性要求。

设计模式有很多很多种类，不仅仅有23种。

单例模式：单例，也就是单个实例（单个对象）。虽然一个类，在语法角度来说，是可以无限创建实例的，但是在实际的场景当中，可能有时候我们只希望这个类只有一个实例（例如JDBC）

那么，在Java代码中，如何实现单例模式呢？——有很多种实现方式，其中最主要的有两种模式：

1、饿汉模式

创建实例的时机是非常紧迫的。

由于此处的Instance是一个static 成员，创建时机，就是在类加载的时候。也就是说，程序一启动，实例就被创建好了。

package Thread;class Singleton{private static Singleton instance = new Singleton();public static Singleton getInstance(){return instance;}   //做了一个“君子协定”，让其他类不能new这个类，只能通过getInstance()方法获取这个类的实例。private Singleton(){}
}public class demo33 {public static void main(String[] args) {Singleton instance1 = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance1 == instance2);}}

做了一个“君子协定”，让其他类不能new这个类，只能通过getInstance()方法获取这个类的实例。

2、懒汉模式

第一次使用这个实例的时候，才会创建这个实例，创建的时机更晚

上述两份代码，哪一份是线程安全的，哪一份是线程不安全的呢？

而懒汉模式容易因此下述问题：

最终只创建了一个实例！

实际开发中，单例类的构造方法可能是一个非常重量的方法。我们之前，代码中也有单例模式的使用。当时通过单例类，管理整个服务器程序所以来的所有数据（100G）。这个实例创建的过程，就会从硬盘上把100G的数据加载到内存当中。

那么，如何解决该问题呢？

我们可以通过加锁，将操作打包成原子的来解决该问题。

但是，这串代码仍然存在问题：逻辑上来看，我们只是在第一次调用的时候，才会涉及到线程安全问题，只要对象创建完毕，后序都是直接return了，就不涉及修改了。但是，此时这个代码，锁是每次调用都会加上的。明明已经线程阿耐庵了，但是还要再进行加锁，这并不合理。

图中，一摸一样的条件连续写了两遍。以前都是一个线程，这个代码执行下来，第一次判定和第二次判定，结论是一定相同的。

而现在是多线程，第一次判定和第二次判定，结论可以不一样。因为再第一次和第二次判定之间，可能有另外一个线程，修改了instance。多线程，打破了以前的认知。而后面学习的网络，EE进阶里面的框架，也会打破以前的认知。

在多线程当中，指令重排序容易引起线程安全问题。指令重排序是编译器优化的一种手段，这是编译器在确保逻辑一致的情况下，为了提高效率，调整代码的顺序，就可以让效率变高了。然而，指令重排序在遇见多线程就又出现问题了。

此处涉及到的指令是非常多的，为了简化这个模型，我们将他抽象成三个步骤：

1、申请内存空间

2、在内存空间上进行初始化（构造方法）

3、内存地址，保存到引用变量当中

在多线程中，由于指令重排序，容易引起上述问题。

Instance里面还没有任何的属性方法，但是已经被线程2拿去使用了！

那么，如何避免指令重排序的问题呢？

只需要加上volatile这个关键字。

volatile的意思是，针对这个变量的读写操作，不要触发优化。

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