多线程里的wait方法和notify方法介绍

<think>我们首先介绍多线程中的wait()和notify()方法。这两个方法是Java中Object类的方法，用于线程间的协作（通信）。它们必须在同步代码块或同步方法中使用，因为它们需要操作对象的监视器（锁）。1.wait()方法：当线程调用一个对象的wait()方法时，该线程会释放该对象的锁，并进入等待状态（WAITING），直到其他线程调用同一个对象的notify()或notifyAll()方法，或者被中断。2.notify()方法：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果有多个线程都在等待，则选择其中一个唤醒（具体哪个取决于线程调度器）。被唤醒的线程将尝试重新获取对象的锁，然后从wait()方法返回继续执行。3.notifyAll()方法：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。这些线程将竞争获取对象的锁，然后从wait()方法返回继续执行。注意：使用wait()和notify()时必须持有该对象的锁（即在synchronized块内），否则会抛出IllegalMonitorStateException。下面我们用一个经典的生产者-消费者问题来演示wait()和notify()的使用。示例代码：生产者-消费者模型我们创建一个固定大小的缓冲区，生产者向缓冲区放入数据，消费者从缓冲区取出数据。当缓冲区满时，生产者等待；当缓冲区空时，消费者等待。我们使用一个队列（这里用LinkedList）作为缓冲区，并设置最大容量。</think>### 多线程中的 `wait()` 和 `notify()` 方法详解 `wait()` 和 `notify()` 是 Java 多线程编程中用于线程间协作的核心方法（定义在 `java.lang.Object` 类中），它们通过**对象监视器（Monitor）** 实现线程的等待/唤醒机制，需在 `synchronized` 代码块中使用。 #### 核心概念 1. **`wait()`** - 释放对象锁，使当前线程进入等待状态（WAITING） - 线程会一直阻塞，直到其他线程调用同一对象的 `notify()`/`notifyAll()` 2. **`notify()`** - 随机唤醒一个在该对象上等待的线程（若有多个等待线程） - **不释放锁**，被唤醒的线程需重新竞争锁 3. **`notifyAll()`** - 唤醒所有在该对象上等待的线程 - 所有被唤醒线程竞争锁，只有一个能获取锁继续执行 --- ### 代码示例：生产者-消费者模型 ```java import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class WaitNotifyDemo { private static final int MAX_SIZE = 5; private final Queue<Integer> buffer = new LinkedList<>(); private final Object lock = new Object(); // 生产者 public void produce() throws InterruptedException { int value = 0; while (true) { synchronized (lock) { // 缓冲区满时等待 while (buffer.size() == MAX_SIZE) { System.out.println("缓冲区满，生产者等待..."); lock.wait(); // 释放锁并等待 } System.out.println("生产: " + value); buffer.offer(value++); lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待线程（消费者） Thread.sleep(500); // 模拟生产耗时 } } } // 消费者 public void consume() throws InterruptedException { while (true) { synchronized (lock) { // 缓冲区空时等待 while (buffer.isEmpty()) { System.out.println("缓冲区空，消费者等待..."); lock.wait(); // 释放锁并等待 } int value = buffer.poll(); System.out.println("消费: " + value); lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待线程（生产者） Thread.sleep(1000); // 模拟消费耗时 } } } public static void main(String[] args) { WaitNotifyDemo demo = new WaitNotifyDemo(); // 启动生产者线程 new Thread(() -> { try { demo.produce(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); // 启动消费者线程 new Thread(() -> { try { demo.consume(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } ``` #### 代码解释： 1. **共享资源** - `buffer`：固定大小的队列（最大容量 `MAX_SIZE=5`） - `lock`：作为同步监视器对象 2. **生产者逻辑** - 当缓冲区满时 (`buffer.size() == MAX_SIZE`)，调用 `lock.wait()` 释放锁并等待 - 生产数据后调用 `lock.notifyAll()` 唤醒可能等待的消费者线程 3. **消费者逻辑** - 当缓冲区空时 (`buffer.isEmpty()`)，调用 `lock.wait()` 释放锁并等待 - 消费数据后调用 `lock.notifyAll()` 唤醒可能等待的生产者线程 4. **关键点** - 使用 `while` 而非 `if` 检查条件（避免虚假唤醒问题） - `wait()`/`notify()` 必须在 `synchronized` 块内调用 - `notifyAll()` 比 `notify()` 更安全（避免线程永久等待） --- ### 注意事项 1. **锁对象一致性** `wait()` 和 `notify()` 必须使用**同一个对象**的监视器锁（示例中的 `lock` 对象）。 2. **虚假唤醒（Spurious Wakeup）** 线程可能在没有调用 `notify()` 的情况下被唤醒，因此条件检查必须使用 `while` 循环而非 `if`。 3. **优先使用 `notifyAll()`** `notify()` 随机唤醒单个线程，可能导致死锁；`notifyAll()` 唤醒所有线程更安全。 4. **替代方案** 现代 Java 开发中更推荐使用 `java.util.concurrent` 包中的高级工具（如 `BlockingQueue`、`Lock`、`Condition`）。 --- ### 执行流程示意图 ``` 生产者线程 缓冲区 消费者线程 ---------- -------- ----------- 1. 获取锁 2. 检查缓冲区是否满 └─ 满 → wait() → 释放锁 └─ 未满 → 生产数据 3. notifyAll() → 唤醒消费者 4. 释放锁 数据流动 ↓ 1. 获取锁 2. 检查缓冲区是否空 └─ 空 → wait() → 释放锁 └─ 非空 → 消费数据 3. notifyAll() → 唤醒生产者 4. 释放锁 ```