等待机制与锁机制wait notify

在Java多线程编程中，等待机制与锁机制是实现线程间协同工作的重要手段。本文将深入探讨`wait`、`notify`以及`notifyAll`这三个关键字的使用及其背后的原理，帮助你理解如何在实际编程中有效地利用它们来解决线程同步问题。 我们需要了解Java中的对象锁。每个Java对象都有一个内置的锁，当多个线程尝试访问同一对象的同步方法或同步代码块时，只有一个线程能够获取到这个锁并执行，其他线程则必须等待。这就是Java的互斥锁机制，用于保证同一时间只有一个线程执行特定代码。 `wait()`、`notify()`和`notifyAll()`是Java `Object`类的三个方法，它们用于线程间的通信。这些方法必须在同步环境中（即synchronized方法或synchronized代码块）使用，否则会抛出`IllegalMonitorStateException`异常。 1. `wait()`: 当一个线程调用`wait()`方法时，它会释放当前持有的对象锁，并进入等待状态。等待状态的线程不会消耗CPU资源，直到被其他线程唤醒。唤醒的方式可以是其他线程调用同一个对象的`notify()`或`notifyAll()`方法。 2. `notify()`: 这个方法用于唤醒在当前对象上等待的一个线程。但这里有一个重要特性：唤醒是随机的，系统会选择一个等待线程并将其唤醒，而其他等待线程依然保持等待状态。 3. `notifyAll()`: 与`notify()`不同，`notifyAll()`会唤醒所有在当前对象上等待的线程。一旦唤醒，这些线程会进入可运行状态，然后竞争对象锁，只有一个线程能成功获取到锁并继续执行。 下面通过一个简单的示例来演示`wait`、`notify`和`notifyAll`的使用： ```java public class TestWaitNotify { private final Object lock = new Object(); public void producer() { synchronized (lock) { // 生产操作 System.out.println("生产者开始生产"); // 唤醒消费者 lock.notify(); } } public void consumer() { synchronized (lock) { try { // 消费者等待 lock.wait(); // 消费操作 System.out.println("消费者开始消费"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { TestWaitNotify test = new TestWaitNotify(); Thread t1 = new Thread(() -> test.producer()); Thread t2 = new Thread(() -> test.consumer()); t1.start(); t2.start(); } } ``` 在这个例子中，生产者线程`producer()`和消费者线程`consumer()`共享一个对象锁`lock`。生产者生产完商品后调用`notify()`唤醒消费者，消费者在等待过程中调用`wait()`，释放锁并进入等待状态。这样就实现了线程间的协作。 需要注意的是，`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`的调用者应当是持有对象锁的线程，否则会出现异常。此外，为了防止死锁和饥饿现象，合理地设计同步策略和唤醒逻辑至关重要。 总结来说，`wait`、`notify`和`notifyAll`是Java多线程中实现线程间通信的关键工具，它们允许线程在适当的时候释放资源并等待，以便其他线程完成特定任务后再继续执行。熟练掌握这些方法的使用，能够帮助你编写出更加高效、安全的多线程程序。