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notify和notifyAll的一段代码分析

摘要: 当你Google”notify()和notifyAll()的区别”时，会有大片的结果弹出来，(这里先把jdk的javadoc文档那一段撇开不说),所有这些搜索结果归结为等待的线程被唤醒的数量：notify()是唤醒一个, 而notifyall()是唤醒全部.那 ...

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【本文已经根据网友的意见，进行了修改，考虑到网友会看不懂评论内容，我将本文的第一版发布到了博客中，点击这里踏雁寻花可以阅读。】

根据网友的意见，修改版如下：

当你Google”notify()和notifyAll()的区别”时，会有大片的结果弹出来，(这里先把jdk的javadoc文档那一段撇开不说),所有这些搜索结果归结为等待的线程被唤醒的数量：notify()是唤醒一个, 而notifyall()是唤醒全部.那他们的真正区别是什么呢?

让我们来看看个生产者/消费者的案例（假设生产者/消费者这个类中有两个方法put和get），它是有问题的（因为这里用到了notify方法），是的，这段代码也许会执行，甚至大部分情况下能够正常运行，但是它也是有可能会出发生死锁，我们来看一看原因：

123456789101112131415161718 public synchronized void put(Object o) { while ( buf.size() == MAX_SIZE) { wait(); // 如果buffer为full，就会执行wait方法等待（为了简单，我们省略try/catch语句块） } buf.add(o); notify(); // 通知所有正在等待对象锁的Producer和Consumer（译者注：包括被阻挡在方法外的Producer和Consumer）} // Y:这里是C2试图获取锁的地方(原作者将这个方法放到了get方法里面，此处，我把它放在了方法的外面) public synchronized Object get() { while ( buf.size() == 0) { wait(); // 如果buffer为Null，就会执行wait方法（为了简单，同样省略try/catch语句块） // X: 这里是C1试图重新获得锁的地方（看下面代码） } Object o = buf.remove(0); notify(); // 通知所有正在等待对象锁的Producer和Consumer（译者注：包括被阻挡在方法外的Producer和Consumer） return o;}

首先

我们为什么在wait方法外面加上while循环？我们需要使用while循环来实现下面的情景，情景分析：消费者1（C1）进入同步块中，此时buf是空的，所以C1被放入wait 队列中（因为执行了wait方法，译者注：此时C2是恰好到方法处，而不是因为有线程在方法中运行才被阻挡在方法外的），当消费者2（C2）正要进入同步方法的时候(此时在Y的上面)，生产者P1将一个对象放入到buf中，随后又调用notify方法。此时wait 队列中唯一的线程是C1（译者注：C2不在waiting 队列中，也不在blocked队列中），所以C1被唤醒，C1被唤醒之后又开始试图重新获得对象锁，此时C1还在X的上面。现在的情况是，C1和C2都在试图去获取同步锁，这两个线程只能有一个被选择进入方法，另一个则会被堵塞（不是waiting，而是blocked 。译者注：虽然C1已经在方法中，不过还是会和C2竞争锁，如果C2获得锁，则C2进入方法执行接下来的操作，而C1还是继续等待锁（处于blocked状态）；如果C1获得锁，则C1往下执行，而C2还是会被挡在方法外面（处于blocked状态））。假如C2先获得了对象锁，C1仍然被阻挡着（此时C1还试图在X处获得锁），C2完成了方法，并释放了锁。现在C1获得了锁。假设这里没有while循环，那么C1就会往下执行，从buf中删除一个对象，但是此时buf中已经没有对象了，因为刚刚C2已经取走了一个对象，如果此时C1执行buf.remove(0)，则会报IndexArrayOutOfBoundsException异常。为了防止这样的异常发生，我们在上面用到了while循环，在往下执行之前，判断此时buf的大小是否为0，如果不是0，则往下执行，如果是0，则继续wait()。

那么我们这里引出问题：为什么需要notifyAll？

在上面生产者-消费者这个例子中，看起来我们用notify也能够侥幸成功，因为等待循环的哨兵对于消费者和生产者来说是互斥的。我们不能同时在put方法和get方法都有一个线程wait，如果这种情况允许的话，那么下面的事情就会发生：

1	`buf.size() ==` `0` `AND buf.size() == MAX_SIZE (假设MAX_SIZE不为0)`

然而，这样并不好，我们需要使用notifyAll。让我们来看一看原因：

假设 buffer=1（为了更加容易理解），按照下面的步骤执行将会发生死锁。要注意的是：notify可以唤醒任何一个线程，不过JVM不能确定是哪个线程被唤醒，所以，任何一个线程都有被唤醒的可能。另外要注意的是，当多个线程被阻塞在方法外的时候（在试图获得锁），获得锁的顺序也是不确定的。要记住，在任何时候，方法中只能有一个线程存在-在类中任何同步的方法只允许一个线程执行（这个线程要持有对象锁才可以执行）。如果下面的执行顺序发生了的话，就会导致死锁：

第一步：P1放入一个对象到buffer中；
第二步：P2试图put一个对象，此时buf中已经有一个了，所以wait
第三步：P3试图put一个对象，仍然wait
第四步：

C1试图从buf中获得一个对象；
C2试图从buf中获得一个对象，但是挡在了get方法外面
C3试图从buf中获得一个对象，同样挡在了get方法外面

第五步：

C1执行完get方法，执行notify，退出方法
notify唤醒了P2，
但是C2在P2唤醒之前先进入了get方法，所以P2必须再次获得锁，P2被挡在了put方法的外面，
C2循环检查buf大小，在buf中没有对象，所以只能wait；
C3在C2之后，P2之前进入了方法，由于buf中没有对象，所以也wait；

第六步：

现在，有P3，C2，C3在waiting；
最后P2获得了锁，在buf中放入了一个对象，执行notify，退出put方法；

第七步：

notify唤醒P3；
P3检查循环条件，在buf中已经有了一个对象，所以wait；
现在没有线程能够notify了，三个线程就会处于死锁状态。

下面是译者分析：

那么如果使用notifyAll方法唤醒线程，又会怎样呢？

在执行第五步时，即C1执行完get方法后，又执行了notifyAll方法，此时，notifyAll方法会唤醒所有正在等待该锁的线程，那么所有的线程都会处于运行前的准备状态（此时不是wait状态），此时，即使C2在P2(此时P2已经被唤醒，P3也被唤醒，处于准备状态，而不是wait状态)之前先进入了get方法，C2循环检查buf大小，在buf中没有对象，所以进入wait状态；C3在C2之后，P2之前进入方法，由于buf中没有对象，所以也wait；（这里重新分析了一下步骤五发生的情景）

第六步：现在，有C2，C3在waiting，P3在第五步已经被唤醒了，处于准备状态，此时，如果P2获得锁，在buf中放入一个对象，执行notifyAll，又将C2、C3唤醒了；

第七步：此时，P3检查循环条件，在buf中已经有了一个对象，所以wait，不过此时并不会发生死锁，因为C2和C3还会继续执行。总结：notify方法很容易引起死锁，除非你根据自己的程序设计，确定不会发生死锁，notifyAll方法则是线程的安全唤醒方法。

附：
notify和notifyAll的区别：
notify()和notifyAll()都是Object对象用于通知处在等待该对象的线程的方法。
void notify(): 唤醒一个正在等待该对象的线程。
void notifyAll(): 唤醒所有正在等待该对象的线程。
两者的最大区别在于：

notifyAll使所有原来在该对象上等待被notify的线程统统退出wait的状态，变成等待该对象上的锁，一旦该对象被解锁，他们就会去竞争。
notify他只是选择一个wait状态线程进行通知，并使它获得该对象上的锁，但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们，当第一个线程运行完毕以后释放对象上的锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，继续处在wait状态，直到这个对象发出一个notify或notifyAll，它们等待的是被notify或notifyAll，而不是锁。

以前大伙看到这两个区别的时候可能感觉到很懵，相信现在应该有些明白了吧，如果还没有搞清楚可以看一下我这里案例的分析：notify发生死锁的情景

根据网友的评论补充：

解释下前三步：
synchronized修饰的方法，同一时刻只能允许一个线程进入，所以第一步执行之后，P1执行notify，跳出方法，然后，P2可以进入synchronized修饰的put方法，不过这一次是wait，P2线程会释放对象锁，此时P3就可以进入put方法，当然了，还是wait()，释放了对象锁。
第四步：
get方法也是用synchronized修饰的，所以同一时刻，只能有一个线程进入此方法，C1进入之后，试图取走一个对象，但此时还没有取走，此时，C2准备进入get方法，不过因为这个方法是用synchronized修饰的，所以C2被挡在了方法的外面，同理，C3也被挡在了方法的外面。（注意：此时C1还没有取走对象）。

第五步：
当C1取走对象后，在执行notify方法之前，P2，P3会继续wait，继续等着notify的通知。
C1执行notify方法，通知了P2，此时P2可以获得对象锁了（这里的意思是说:P2可以去抢对象锁了，但是能不能抢得到就看它的造化了）。（注意：此时的C2以及C3还在外面等着，不过它们不是因为执行了wait而等，所以它们不需要等notify的通知，只要有对象锁，它们两个就可以争抢，获得了对象锁的就可以进入方法，所以，虽然notify通知了P2，但是C2和P2同属竞争关系，所以C2是可以在P2之前获得对象锁的）。

网友补充：

C2，C3在C1进入get方法后会被jvm放入对象的锁池中，而P2，P3是被放入对象的等待池中，等待池的线程只有通过notify、notifyAll或者interrupt才能进入锁池中，而锁池的线程只有拿到锁标识后才进入runnable状态等待cpu时间片。

原文链接： stackoverflow 翻译： ImportNew.com - 踏雁寻花
译文链接： http://www.importnew.com/10173.html
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