引言

認識一下 Object 類中的兩個和多線程有關的方法：wait 和 notify。

wait，當前線程進入 WAITING 狀態，釋放鎖資源。

notify，喚醒等待中的線程，不釋放鎖資源。

一、使用 wait-notify 實現一個監控程序

實現一個容器報警功能，兩個線程分別執行以下任務：

t1 為容器添加10個元素;

t2實時監控容器中元素的個數，當個數為5時，線程2給出提示并結束。

1.1 簡單的 while-true 版本

/*** 一個普通的容器*/ class Container {private volatile List<Object> values = new ArrayList<>();public void add(Object value) {values.add(value);}public Integer sise() {return values.size();} } public class T_Alert01 {public static void main(String[] args) {Container container = new Container();new Thread(() -> {while (true) {if (container.sise() == 5) {System.out.println("alert 5！");break;}}}, "T2").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {container.add(new Object());System.out.println("已添加：" + container.sise());}}, "T1").start();} }

程序解析：監控線程 T2 通過 while-true 監控容器內的元素數量，但當 size == 5 時，還未來得及報警，T1 就又添加了多個元素；而且 while-true 會浪費很多CPU 資源。

顯然，這么做無法滿足我們的要求。

1.2 wait-notify 初版

public class T_Alert02 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Container container = new Container();final Object lock = new Object();new Thread(() -> {synchronized (lock) {if (container.sise() != 5) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {}}System.out.println("alert 5！");}}, "T2").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(() -> {synchronized (lock) {for (int i = 0; i < 10; i++) {container.add(new Object());System.out.println("已添加：" + container.sise());if (container.sise() == 5) {lock.notify();}}}}, "T1").start();} }

程序解析：T2監控線程先去判斷容器大小，如果未達到報警標準，則等待在 lock 對象上，WAITING 是一種掛起狀態，不消耗CPU資源。

T1 線程在達到 5 個時，觸發一個 notify方法，喚醒其他等待中的線程。然而，僅僅是 notify 還不足以做到實時喚醒 T2 報警，上述代碼無論執行多少次都是最后輸出報警信息，想想這是為什么？

?1.3 wait-notify 完整版

public class T_Alert03 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Container container = new Container();final Object lock = new Object();new Thread(() -> {synchronized (lock) {if (container.sise() != 5) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {}}System.out.println("alert 5！");lock.notify();}}, "T2").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(() -> {synchronized (lock) {for (int i = 0; i < 10; i++) {container.add(new Object());System.out.println("已添加：" + container.sise());if (container.sise() == 5) {lock.notify();try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {}}}}}, "T1").start();} }

程序解析：該版本的 wait-notify 可以滿足實際題目要求，達到實時觸發警報，在 T1 notify 之后立刻調用 wait 進入狀態；另一邊T2在被喚醒并輸出報警信息后，也需要再次調用 notify 喚醒 其他等待線程繼續執行任務。

二、notify 和 notifyAll

如果有多個線程等待同一個對象鎖，那么 notify 方法會隨機喚醒一個線程，它無法做到精準喚醒。notifyAll 是喚醒全部等待線程，但需要明確是是，由于wait-notify 的操作模式是基于鎖對象的，所以即便是 notifyAll 也是非公平競爭鎖資源，即哪個線程搶到鎖就去執行同步代碼。

三、wait-notify 的原理

我們聲明了一個 Object 對象，直接調用 wait 方法會怎樣呢？

public class T_Wait_Notify {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final Object lock = new Object();lock.wait();} }

監視器狀態異常。這是因為 wait-notify 必須基于“鎖對象”，而這個鎖對象可不是普通的一個什么對象都可以。在了解了 synchronized 關鍵字的實現原理后，我們知道，JVM 為每個對象都關聯了一個 monitor 對象，進入同步代碼塊和結束同步代碼塊就對應著 monitor enter 和 monitor exit 兩條指令，也就是說，如果不使用 synchronized，就不存在所謂的 wait 和 notify。所以正確的寫法一定是：

synchronized (lock) {lock.wait(); }

在 wait 方法的 Java doc 中這樣說明，wait 方法會令當前線程將自己放入鎖對象的 wait set 中，并且放棄此對象上所有同步的同步聲明。

當喚醒時，當前線程必須持有該對象的監視器，才能繼續執行。

總之，wait 和 notify 是和 對象的 monitor 緊密相關的，而 monitor 又是?synchronized 重量級鎖模式的實現原理，所以理解wait 和 notify的 同時 也需要深入理解 synchronized 關鍵字。

擴展：閉鎖實現的監控報警

閉鎖是一種同步工具類，可以延遲線程的進度直到其到達終止狀態。

閉鎖相當于一扇門：在閉鎖到達結束狀態之前，這扇門一直是關閉的，不允許任何線程通過，當到達結束狀態時，這扇門會打開并允許所有的線程通過。

下面的程序是通過 CountDownLatch 閉鎖來實現的一個監控容器的版本，雖然可以達到要求，但很遺憾，程序中必須通過 sleep 方法讓線程跑的“沒那么快”，否則，去掉 sleep 的話依然會出現 while-true 的執行結果，即警報沒那么實時了：

public class T_Alert04CountDownLatch {public static void main(String[] args) {Container container = new Container();CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);new Thread(() -> {if (container.sise() != 5) {try {latch.await();} catch (InterruptedException e) {}}System.out.println("alert 5!");}, "T2").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {container.add(new Object());System.out.println("已添加" + container.sise());if (container.sise() == 5) {latch.countDown();}try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {}}}, "T1").start();} }

總結

使用 wait-notify 切換線程狀態是一種細粒度操作，開發者需要非常了解他們的執行邏輯以及線程的生命周期。

wait 和 notify使用時必須將對象鎖定，否則無法使用。

線程在使用對象的wait方法后會進入等待狀態，notify() 和 notifyAll() 可以喚醒其他線程，注意 notify 是隨機喚醒一個線程。

wait-notify的操作是相對復雜的，雖然強大，但是在處理復雜的業務邏輯中書寫較麻煩，相當于多線程中的匯編語言。

使用CountDownLatch可以有效的替代wait和notify的使用場景，而且不受鎖的限制，書寫簡便。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java 多线程 —— wait 与 notify的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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