如果一个人在谷歌上搜索“notify()和notifyAll()之间的区别”,那么会跳出很多解释(撇开javadoc段落)。这都归结于被唤醒的等待线程的数量:notify()中有一个,notifyAll()中有所有线程。

然而(如果我确实理解了这些方法之间的区别),只有一个线程总是被选择用于进一步的监视采集;第一种情况是VM选择的线程,第二种情况是系统线程调度程序选择的线程。程序员不知道它们的确切选择过程(在一般情况下)。

那么notify()和notifyAll()之间有什么有用的区别呢?我遗漏了什么吗?


notify()将唤醒一个线程,而notifyAll()将唤醒所有线程。据我所知,没有中间立场。但是如果你不确定notify()会对你的线程做什么,使用notifyAll()。每次都很灵验。


我认为这取决于资源是如何生产和消费的。如果同时有5个工作对象,并且您有5个消费者对象,那么使用notifyAll()唤醒所有线程是有意义的,这样每个线程都可以处理1个工作对象。

如果您只有一个可用的工作对象,那么唤醒所有使用者对象来争夺这个对象有什么意义呢?第一个检查可用工作的线程将得到它,所有其他线程将检查并发现它们无事可做。

我在这里找到了一个很好的解释。简而言之:

The notify() method is generally used for resource pools, where there are an arbitrary number of "consumers" or "workers" that take resources, but when a resource is added to the pool, only one of the waiting consumers or workers can deal with it. The notifyAll() method is actually used in most other cases. Strictly, it is required to notify waiters of a condition that could allow multiple waiters to proceed. But this is often difficult to know. So as a general rule, if you have no particular logic for using notify(), then you should probably use notifyAll(), because it is often difficult to know exactly what threads will be waiting on a particular object and why.


但是(如果我正确理解了这些方法之间的区别),总是只选择一个线程进行进一步的监视采集。

这是不对的。o.notifyAll()唤醒在o.wait()调用中阻塞的所有线程。线程只允许一个接一个地从o.wait()返回,但它们将轮流返回。


简单地说,这取决于线程等待通知的原因。您是想告诉其中一个等待线程发生了什么,还是想同时告诉所有等待线程?

在某些情况下,所有等待线程在等待结束后都可以采取有用的操作。一个例子是一组等待某个任务完成的线程;一旦任务完成,所有等待的线程都可以继续它们的业务。在这种情况下,您可以使用notifyAll()同时唤醒所有等待的线程。

另一种情况,例如互斥锁,只有一个等待线程在被通知后可以做一些有用的事情(在这种情况下获得锁)。在这种情况下,您更愿意使用notify()。如果实现得当,您也可以在这种情况下使用notifyAll(),但是您将不必要地唤醒无法做任何事情的线程。


在很多情况下,等待条件的代码会被写成循环:

synchronized(o) {
    while (! IsConditionTrue()) {
        o.wait();
    }
    DoSomethingThatOnlyMakesSenseWhenConditionIsTrue_and_MaybeMakeConditionFalseAgain();
}

这样,如果一个o.notifyAll()调用唤醒了多个等待线程,并且第一个从o.wait() make返回的线程将条件保持在false状态,那么其他被唤醒的线程将返回等待状态。


有用的差异:

Use notify() if all your waiting threads are interchangeable (the order they wake up doesn't matter), or if you only ever have one waiting thread. A common example is a thread pool used to execute jobs from a queue--when a job is added, one of threads is notified to wake up, execute the next job and go back to sleep. Use notifyAll() for other cases where the waiting threads may have different purposes and should be able to run concurrently. An example is a maintenance operation on a shared resource, where multiple threads are waiting for the operation to complete before accessing the resource.


据我所知,以上所有答案都是正确的,所以我要告诉你一些其他的事情。对于生产代码,您确实应该使用java.util.concurrent中的类。在java的并发性方面,它们几乎没有不能为你做的事情。


摘自Java大师Joshua Bloch在Effective Java第二版中的文章:

“第69项:选择并发实用程序而不是等待和通知”。


注意,对于并发实用程序,您还可以在signal()和signalAll()之间进行选择,因为在那里调用了这些方法。因此,即使使用java.util.concurrent,这个问题仍然有效。

Doug Lea在他著名的书中提出了一个有趣的观点:如果notify()和Thread.interrupt()同时发生,通知实际上可能会丢失。如果可能发生这种情况,并且有显著的影响,notifyAll()是一个更安全的选择,即使您付出了开销的代价(大多数时间唤醒太多线程)。


在这里,所有的醒来都没有多大意义。 Wait notify和notifyall,所有这些都放在拥有对象的监视器之后。如果一个线程处于等待阶段,并且调用了notify,那么这个线程将占用该锁,此时没有其他线程可以占用该锁。所以并发访问根本不能发生。据我所知,只有在锁定对象后才能调用wait notify和notifyall。如果我错了,请指正。


这里有一个例子。运行它。然后将notifyAll()中的一个更改为notify(),看看会发生什么。

ProducerConsumerExample类

public class ProducerConsumerExample {

    private static boolean Even = true;
    private static boolean Odd = false;

    public static void main(String[] args) {
        Dropbox dropbox = new Dropbox();
        (new Thread(new Consumer(Even, dropbox))).start();
        (new Thread(new Consumer(Odd, dropbox))).start();
        (new Thread(new Producer(dropbox))).start();
    }
}

Dropbox类

public class Dropbox {

    private int number;
    private boolean empty = true;
    private boolean evenNumber = false;

    public synchronized int take(final boolean even) {
        while (empty || evenNumber != even) {
            try {
                System.out.format("%s is waiting ... %n", even ? "Even" : "Odd");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
        System.out.format("%s took %d.%n", even ? "Even" : "Odd", number);
        empty = true;
        notifyAll();

        return number;
    }

    public synchronized void put(int number) {
        while (!empty) {
            try {
                System.out.println("Producer is waiting ...");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
        this.number = number;
        evenNumber = number % 2 == 0;
        System.out.format("Producer put %d.%n", number);
        empty = false;
        notifyAll();
    }
}

消费阶层

import java.util.Random;

public class Consumer implements Runnable {

    private final Dropbox dropbox;
    private final boolean even;

    public Consumer(boolean even, Dropbox dropbox) {
        this.even = even;
        this.dropbox = dropbox;
    }

    public void run() {
        Random random = new Random();
        while (true) {
            dropbox.take(even);
            try {
                Thread.sleep(random.nextInt(100));
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }
}

生产类

import java.util.Random;

public class Producer implements Runnable {

    private Dropbox dropbox;

    public Producer(Dropbox dropbox) {
        this.dropbox = dropbox;
    }

    public void run() {
        Random random = new Random();
        while (true) {
            int number = random.nextInt(10);
            try {
                Thread.sleep(random.nextInt(100));
                dropbox.put(number);
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }
}

显然,notify唤醒等待集中的一个线程(any), notifyAll唤醒等待集中的所有线程。下面的讨论应能消除任何疑问。大多数时候应该使用notifyAll。如果您不确定使用哪个,那么使用notifyAll。请看下面的解释。

仔细阅读并理解。如果您有任何问题,请发邮件给我。

查看生产者/消费者(假设是一个具有两个方法的ProducerConsumer类)。IT IS BROKEN(因为它使用notify) -是的,它可能工作-甚至大多数时候,但它也可能导致死锁-我们将看到为什么:

public synchronized void put(Object o) {
    while (buf.size()==MAX_SIZE) {
        wait(); // called if the buffer is full (try/catch removed for brevity)
    }
    buf.add(o);
    notify(); // called in case there are any getters or putters waiting
}

public synchronized Object get() {
    // Y: this is where C2 tries to acquire the lock (i.e. at the beginning of the method)
    while (buf.size()==0) {
        wait(); // called if the buffer is empty (try/catch removed for brevity)
        // X: this is where C1 tries to re-acquire the lock (see below)
    }
    Object o = buf.remove(0);
    notify(); // called if there are any getters or putters waiting
    return o;
}

首先,

为什么我们需要一个while循环围绕等待?

我们需要一个while循环,以防出现这种情况:

消费者1 (C1)进入同步块,缓冲区是空的,因此C1被放入等待集(通过等待调用)。消费者2 (C2)即将进入同步方法(在上面的Y点),但生产者P1在缓冲区中放入一个对象,然后调用notify。唯一等待的线程是C1,因此它被唤醒,现在试图重新获得点X(上面)的对象锁。

Now C1 and C2 are attempting to acquire the synchronization lock. One of them (nondeterministically) is chosen and enters the method, the other is blocked (not waiting - but blocked, trying to acquire the lock on the method). Let's say C2 gets the lock first. C1 is still blocking (trying to acquire the lock at X). C2 completes the method and releases the lock. Now, C1 acquires the lock. Guess what, lucky we have a while loop, because, C1 performs the loop check (guard) and is prevented from removing a non-existent element from the buffer (C2 already got it!). If we didn't have a while, we would get an IndexArrayOutOfBoundsException as C1 tries to remove the first element from the buffer!

NOW,

为什么我们需要notifyAll?

在上面的生产者/消费者示例中,我们似乎可以使用notify。看起来是这样的,因为我们可以证明生产者和消费者的等待循环上的守卫是互斥的。也就是说,看起来我们不能让一个线程同时在put方法和get方法中等待,因为,为了使它为真,那么下面的条件必须为真:

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

然而,这还不够好,我们需要使用notifyAll。让我们看看为什么……

Assume we have a buffer of size 1 (to make the example easy to follow). The following steps lead us to deadlock. Note that ANYTIME a thread is woken with notify, it can be non-deterministically selected by the JVM - that is any waiting thread can be woken. Also note that when multiple threads are blocking on entry to a method (i.e. trying to acquire a lock), the order of acquisition can be non-deterministic. Remember also that a thread can only be in one of the methods at any one time - the synchronized methods allow only one thread to be executing (i.e. holding the lock of) any (synchronized) methods in the class. If the following sequence of events occurs - deadlock results:

步骤1: - P1将1个字符放入缓冲区

步骤2: P2尝试put -检查等待循环-已经是一个字符-等待

步骤3: P3尝试put -检查等待循环-已经是一个字符-等待

步骤4: - C1尝试获取1个char C2尝试在进入get方法时获取1个字符块 C3尝试在进入get方法时获取1个字符块

步骤5: C1正在执行get方法——获取char,调用notify,退出方法 —notify唤醒P2 但是,C2在P2之前进入方法(P2必须重新获得锁),所以P2在进入put方法时阻塞 C2检查等待循环,缓冲区中没有更多字符,所以等待 C3在C2之后进入方法,但在P2之前,检查等待循环,缓冲区中没有更多字符,所以等待

步骤6: -现在:有P3, C2,和C3等待! -最后P2获取锁,在缓冲区中放入一个字符,调用notify,退出方法

第七步: P2的通知会唤醒P3(记住任何线程都可以被唤醒) P3检查等待循环条件,缓冲区中已经有一个字符,所以等待。 没有更多线程调用通知和三个线程永久挂起!

解决方案:在生产者/消费者代码(上面)中用notifyAll替换notify。


Notify()唤醒在同一对象上调用wait()的第一个线程。

notifyAll()唤醒在同一对象上调用wait()的所有线程。

优先级最高的线程将首先运行。


看看@xagyg发布的代码。

假设两个不同的线程正在等待两个不同的条件: 第一个线程等待buf.size() != MAX_SIZE,第二个线程等待buf.size() != 0。

假设在某一点buf.size()不等于0。JVM调用notify()而不是notifyAll(),并且通知第一个线程(而不是第二个线程)。

第一个线程被唤醒,检查buf.size(),它可能返回MAX_SIZE,然后返回等待。第二个线程没有被唤醒,继续等待,不调用get()。


我很惊讶居然没有人提到臭名昭著的“失醒”问题(谷歌it)。

基本上:

如果有多个线程在等待同一个条件, 可以让你从状态A转换到状态B的多个线程, 可以让你从状态B转换到状态A的多个线程(通常是与状态1相同的线程), 从状态A转换到状态B应该通知1中的线程。

然后,您应该使用notifyAll,除非您有可证明的保证,丢失的唤醒是不可能的。

一个常见的例子是并发FIFO队列,其中: 多个排队者(1。和3。)可以将队列从空转换为非空 多个退出队列器(2。上面)可以等待条件“队列不是空的” Empty ->非空应该通知脱队列者

您可以很容易地编写一个交叉操作,其中从一个空队列开始,2个入队者和2个出队者交互,1个入队者保持休眠状态。

这是一个可以与死锁问题相比较的问题。


notify()让您编写比notifyAll()更有效的代码。

考虑下面这段从多个并行线程执行的代码:

synchronized(this) {
    while(busy) // a loop is necessary here
        wait();
    busy = true;
}
...
synchronized(this) {
    busy = false;
    notifyAll();
}

可以通过使用notify()来提高效率:

synchronized(this) {
    if(busy)   // replaced the loop with a condition which is evaluated only once
        wait();
    busy = true;
}
...
synchronized(this) {
    busy = false;
    notify();
}

在有大量线程的情况下,或者如果等待循环条件的计算成本很高,notify()将比notifyAll()快得多。例如,如果你有1000个线程,那么999个线程将在第一个notifyAll()之后被唤醒和评估,然后是998,然后是997,依此类推。相反,使用notify()解决方案,只会唤醒一个线程。

使用notifyAll()当你需要选择哪个线程将做下一步工作:

synchronized(this) {
    while(idx != last+1)  // wait until it's my turn
        wait();
}
...
synchronized(this) {
    last = idx;
    notifyAll();
}

Finally, it's important to understand that in case of notifyAll(), the code inside synchronized blocks that have been awakened will be executed sequentially, not all at once. Let's say there are three threads waiting in the above example, and the fourth thread calls notifyAll(). All three threads will be awakened but only one will start execution and check the condition of the while loop. If the condition is true, it will call wait() again, and only then the second thread will start executing and will check its while loop condition, and so on.


这里有一个简单的解释:

您是正确的,无论使用notify()还是notifyAll(),直接结果都是恰好有另一个线程获得监视器并开始执行。(假设一些线程实际上在wait()上阻塞了这个对象,其他不相关的线程并没有占用所有可用的内核,等等。)

假设线程A、B和C正在等待这个对象,线程A得到监视器。区别在于当A释放监视器时发生了什么。如果你使用notify(),那么B和C仍然被阻塞在wait()中:它们不是在监视器上等待,而是在等待通知。当A释放监视器时,B和C仍然在那里等待notify()。

如果使用notifyAll(),则B和C都已进入“等待通知”状态,都在等待获取监视器。当A释放监视器时,B或C将获得它(假设没有其他线程竞争该监视器)并开始执行。


我想提一下《Java并发实践》中解释的内容:

第一点,是Notify还是NotifyAll?

It will be NotifyAll, and reason is that it will save from signall hijacking.

If two threads A and B are waiting on different condition predicates of same condition queue and notify is called, then it is upto JVM to which thread JVM will notify. Now if notify was meant for thread A and JVM notified thread B, then thread B will wake up and see that this notification is not useful so it will wait again. And Thread A will never come to know about this missed signal and someone hijacked it's notification. So, calling notifyAll will resolve this issue, but again it will have performance impact as it will notify all threads and all threads will compete for same lock and it will involve context switch and hence load on CPU. But we should care about performance only if it is behaving correctly, if it's behavior itself is not correct then performance is of no use.

这个问题可以通过使用jdk 5中提供的显式锁定Lock的Condition对象来解决,因为它为每个条件谓词提供了不同的等待。在这里,它将表现正确,不会有性能问题,因为它将调用信号,并确保只有一个线程正在等待该条件


Notify将只通知处于等待状态的一个线程,而Notify all将通知处于等待状态的所有线程,现在所有被通知的线程和所有被阻塞的线程都有资格获得锁,其中只有一个线程将获得锁,所有其他线程(包括之前处于等待状态的线程)将处于阻塞状态。


总结一下上面的详细解释,用我能想到的最简单的方式,这是由于JVM内置监控器的限制,1)在整个同步单元(块或对象)上获得,2)不区分正在等待/通知/关于的特定条件。

这意味着如果多个线程正在等待不同的条件,并且使用了notify(),所选择的线程可能不是在新满足的条件上取得进展的线程——导致该线程(以及其他当前仍在等待的能够满足条件的线程等)不能取得进展,最终饥饿或程序挂起。

相反,notifyAll()允许所有等待的线程最终重新获得锁并检查各自的条件,从而最终允许执行进程。

因此,notify()只有在任何等待线程被选中时保证允许进程,才可以安全地使用,当同一监视器中的所有线程只检查一个相同的条件时,通常可以满足这一点——在实际应用程序中相当罕见的情况。


简短的总结:

总是更喜欢使用notifyAll()而不是notify(),除非你有一个大型并行应用程序,其中大量线程都在做同样的事情。

解释:

notify()[…醒来时还是单身 线程。因为notify()不允许指定线程 唤醒后,它只在大规模并行应用程序中有用 是指具有大量线程的程序,它们都执行类似的任务。 在这样的应用程序中,您不关心哪个线程被唤醒。

来源:https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/guardmeth.html

比较上述情况下的notify()和notifyAll():一个大型并行应用程序,其中线程在做相同的事情。如果在这种情况下调用notifyAll(), notifyAll()将导致大量线程的唤醒(即调度),其中许多线程是不必要的(因为实际上只有一个线程可以继续,即被授予wait()、notify()或notifyAll()对象监视的线程被调用),因此浪费计算资源。

因此,如果您的应用程序中没有大量线程并发地做同样的事情,请使用notifyAll()而不是notify()。为什么?因为,正如其他用户已经在这个论坛上回答的那样,notify()

唤醒正在此对象的监视器上等待的单个线程。[…] 选择是任意的,发生在自由裁量权 实现。

来源:Java SE8 API (https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Object.html#notify--)

Imagine you have a producer consumer application where consumers are ready (i.e. wait() ing) to consume, producers are ready (i.e. wait() ing) to produce and the queue of items (to be produced / consumed) is empty. In that case, notify() might wake up only consumers and never producers because the choice who is waken up is arbitrary. The producer consumer cycle wouldn't make any progress although producers and consumers are ready to produce and consume, respectively. Instead, a consumer is woken up (i.e. leaving the wait() status), doesn't take an item out of the queue because it's empty, and notify() s another consumer to proceed.

In contrast, notifyAll() awakens both producers and consumers. The choice who is scheduled depends on the scheduler. Of course, depending on the scheduler's implementation, the scheduler might also only schedule consumers (e.g. if you assign consumer threads a very high priority). However, the assumption here is that the danger of the scheduler scheduling only consumers is lower than the danger of the JVM only waking up consumers because any reasonably implemented scheduler doesn't make just arbitrary decisions. Rather, most scheduler implementations make at least some effort to prevent starvation.


notify() -从对象的等待集中随机选择一个线程,并将其置于BLOCKED状态。对象的等待集中的其余线程仍然处于WAITING状态。

notifyAll() -将所有线程从对象的等待集移动到BLOCKED状态。使用notifyAll()后,共享对象的等待集中没有剩余线程,因为所有线程现在都处于BLOCKED状态,而不是WAITING状态。

BLOCKED—锁定获取阻塞。 WAITING -等待通知(或阻塞连接完成)。


当你调用wait()的“对象”(期望对象锁)、实习生这将释放锁,物体和帮助的其他线程锁在这个“对象”,在这种情况下,将会有超过1线程等待“资源/对象”(考虑到其他线程也发布了等待上面相同的对象,将会有一个线程的方式填补资源/对象并调用通知/ notifyAll)。

在这里,当您(从进程/代码的同一/另一端)发出同一对象的通知时,这将释放一个阻塞和等待的单个线程(不是所有等待的线程——这个释放的线程将由JVM thread Scheduler挑选,对象上的所有锁获取进程与常规进程相同)。

如果只有一个线程共享/处理这个对象,那么可以在wait-notify实现中单独使用notify()方法。

如果您处于基于业务逻辑的多个线程对资源/对象进行读写的情况,那么您应该使用notifyAll()

现在我正在寻找JVM是如何识别和打破等待线程时,我们发出通知()在一个对象…


线程有三种状态。

WAIT -线程没有使用任何CPU周期 BLOCKED -线程在试图获取监视器时被阻塞。它可能仍在使用CPU周期 RUNNING -线程正在运行。

现在,当调用notify()时,JVM选择一个线程并将其移动到BLOCKED状态,从而将其移动到RUNNING状态,因为没有竞争监视器对象。

当调用notifyAll()时,JVM选取所有线程并将它们移到BLOCKED状态。所有这些线程都将优先获得对象的锁。能够首先获取监视器的线程将能够首先进入RUNNING状态,依此类推。


虽然上面有一些可靠的答案,但我对我读到的困惑和误解的数量感到惊讶。这可能证明了应该尽可能多地使用java.util.concurrent,而不是尝试编写自己的坏并发代码。

回到问题:总结一下,目前的最佳实践是在所有情况下避免notify(),因为会出现丢失唤醒的问题。任何不理解这一点的人都不应该被允许编写关键任务并发代码。如果你担心羊群问题,实现一次唤醒一个线程的安全方法是:

为等待线程构建一个显式的等待队列; 让队列中的每个线程等待它的前一个线程; 完成后让每个线程调用notifyAll()。

或者你可以使用Java.util.concurrent。*,它们已经实现了这一点。


这个答案是xagyg的优秀答案的图形重写和简化,包括eran的评论。

为什么要使用notifyAll,即使每个产品都是针对单个消费者的?

考虑生产者和消费者,简化如下。

制作人:

while (!empty) {
   wait() // on full
}
put()
notify()

消费者:

while (empty) {
   wait() // on empty
}
take()
notify()

假设2个生产者和2个消费者共享一个大小为1的缓冲区。下图描述了一个导致死锁的场景,如果所有线程都使用notifyAll,就可以避免死锁。

每个通知都被标记为被唤醒的线程。


摘自Effective Java博客:

The notifyAll method should generally be used in preference to notify. 

If notify is used, great care must be taken to ensure liveness.

所以,我的理解是(从前面提到的博客,“Yann TM”对公认答案和Java文档的评论):

notify() : JVM awakens one of the waiting threads on this object. Thread selection is made arbitrarily without fairness. So same thread can be awakened again and again. So system's state changes but no real progress is made. Thus creating a livelock. notifyAll() : JVM awakens all threads and then all threads race for the lock on this object. Now, CPU scheduler selects a thread which acquires lock on this object. This selection process would be much better than selection by JVM. Thus, ensuring liveness.


等待队列和阻塞队列

您可以假设与每个锁对象关联的队列有两种类型。一个是阻塞队列,包含等待监控器锁的线程,另一个是等待队列,包含等待通知的线程。(线程调用Object.wait时将被放入等待队列)。

每次锁可用时,调度器从阻塞队列中选择一个线程执行。

当调用notify时,等待队列中只有一个线程被放入阻塞队列中争夺锁,而notifyAll将等待队列中的所有线程放入阻塞队列中。

现在你能看出区别了吗? 尽管在这两种情况下,只有一个线程被执行,但使用notifyAll,其他线程仍然得到一个要执行的更改(因为它们在阻塞队列中),即使它们未能争用锁。

一些指导原则

我基本上建议一直使用notifyAll,尽管可能会有一点性能损失。 仅在以下情况下使用notify:

任何被唤醒的线程都可以使程序继续运行。 性能很重要。

例如: @xagyg的回答给出了一个通知会导致死锁的例子。在他的例子中,生产者和消费者都与同一个锁对象相关。因此,当生产者调用notify时,可以通知生产者或消费者。但是,如果一个生产者被唤醒,它就不能使程序继续进行,因为缓冲区已经满了。因此发生了死锁。 有两种解决方法:

使用@xagyg建议的notifyALl。 使生产者和消费者关联不同的锁对象,并且生产者只能唤醒消费者,消费者只能唤醒生产者。在这种情况下,无论唤醒哪个消费者,它都可以消费缓冲区并使程序继续进行。