Java并发编程：锁的释放

1. 线程的状态
2. wait() notify() 和 notifyAll()

上一篇线程的同步，我们讲了锁的获得方式。接下来，我们讲讲锁的释放。首先，锁定的方法或者代码块运行完毕，肯定会释放锁。
那么，主动释放锁，是通过什么方法来达到的呢？
如果，我们看过Object类的方法，我们会注意到它有三个奇怪的方法：wait(),notify()和notifyAll()。它们就是用来释放锁的。

1 线程的状态

在讲锁的释放前，我们先讲一下线程的三种主要状态：运行、就绪（可运行）、阻塞。当然，除了这个之外，肯定还有初始状态和结束状态，那个就不讨论了。

当我们创建线程之后，还只是进入初始状态，如果我们调用run()方法运行，根本就不会启动新的线程。当调用start()后，可以将线程状态改为可运行状态，然后，由操作系统来决定调用哪个线程。当幸运的被操作系统选中之后，就可以进入真正的运行状态了。当运行当时间片用完，或者调用yield()礼让方法，就会把当前当执行权交出来，进入可运行就绪状态。如果在运行的过程中，有系统IO，如等待输入，弹出确认对话框等，则会使当前线程进入阻塞状态，动弹不得。只有等待用户操作之后，才能往下进行。sleep()方法和join()方法可以可以达到类似的阻塞效果。

然后，我们把对象锁部分的状态也加进来。当我们使用synchronized修饰方法或者代码块时，会获取对象的锁，并进入获取该对象锁的等待池，由操作系统来决定调用哪个线程（非公平锁）。当获取到该对象锁之后，就可以进入可运行状态了。
另外，还有一个对象的wait()方法，可以使线程放弃持有的该对象锁，并进入通知等待状态。当其他线程调用等待线程需要的对象的notify()或者notifyAll()方法时，该线程重新进入获取对象锁的队列中参与锁的获取。

2 wait() notify() 和 notifyAll()

synchronized获取锁的方法我们已经详细的讲解过了，我们接下来来看一下如何主动释放锁。假设，我们想创建两个线程，让这两个线程，依次做一件事情，而不是同时启动之后，就由操作系统来决定它们的执行顺序，那么，我们该怎么做呢？
那就是首先请求前一个线程的锁，然后，获取自己线程的锁，再释放自己的锁，并通知这个锁对象的等待队列（下一个线程！哎哎，醒醒别睡啦，起来干活啦！），释放前一个线程的锁，并进入等待前一个锁对象的通知队列。

用代码展示为：

public class SyncDemo implements Runnable {
    private String name;
    private Object prev;
    private Object cur;

    public SyncDemo(String name, Object prev, Object cur) {
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.cur = cur;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 10;
        while (count > 0) {
            synchronized(prev) {
                synchronized(cur) {
                    System.out.println(name);
                    count--;
                    cur.notify();
                }
                try {
                    prev.wait();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        SyncDemo r1 = new SyncDemo("A", b, a);
        SyncDemo r2 = new SyncDemo("B", a, b);

        new Thread(r1).start();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(r2).start();
    }
}

写得更通用一点，支持更多的线程依次执行：

public static void main(String[] args) {
    int num = 5;

    Object[] locks = new Object[num];
    String[] names = {"A", "B", "C", "D", "E"};
    SyncDemo[] runnable = new SyncDemo[num];

    for (int i = 0; i < num; i++) {
        locks[i] = new Object();
    }

    for (int i = 0; i < num; i++) {
        runnable[i] = new SyncDemo(names[i], locks[(i - 1 + num) % num] , locks[i]);
    }

    for (int i = 0; i < num; i++) {
        new Thread(runnable[i]).start();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

Date: 2017-07-05 22:31

Author: WEN YANG

Created: 2017-07-07 Fri 21:02

Emacs 25.2.1 (Org mode 8.2.10)

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