Java中wait、notify、notifyAll使用詳解

基礎知識

首先咱們須要知道，這幾個都是Object對象的方法。換言之，Java中全部的對象都有這些方法。

public final native void notify();
public final native void notifyAll();
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException {
    wait(0);
}

其中notify()、notifyAll()、wait(long timeout)是本地方法
其次咱們須要知道這幾個方法主要是用來個線程之間通訊的。那可能就有人會問，既然是用來線程之間通訊的，那爲何這幾個方法不是在線程類Thread上呢？對於這個問題，咱們先來看下這幾個方法的具體使用方式再來回答這個問題。

用法

Java中規定，在調用者三個方法時，當前線程必須得到對象鎖。所以就得配合synchronized關鍵字來使用

//使用模式，不表明可運行代碼
synchronized(object) {
    while(contidion) {
        object.wait();
    }
    //object.notify();
    //object.notifyAll();
}

或者

public synchronized void methodName() {
    while(contidion) {
        object.wait();
    }
    //object.notify();
    //object.notifyAll();
}

在synchronized拿到對象鎖以後，synchronized代碼塊或者方法中，一定是會持有對象鎖的，所以就可使用wait()或者notify()。
經過上述使用方法，咱們也能很好理解爲何這幾個方法是在Object上而不是在Thread上。由於每一個對象均可以做爲synchronized鎖的對象，所以wait、notify等必須和對象關聯才能配合synchronized使用。

做用

方法	做用
wait	線程自動釋放佔有的對象鎖，並等待notify。
notify	隨機喚醒一個正在wait當前對象的線程，並讓被喚醒的線程拿到對象鎖
notifyAll	喚醒全部正在wait當前對象的線程，可是被喚醒的線程會再次去競爭對象鎖。由於一次只有一個線程能拿到鎖，全部其餘沒有拿到鎖的線程會被阻塞。推薦使用。

實際案例

接下來咱們就使用wait()、notify()來實現一個生產者、消費者模式。這個也是面試過程當中可能會被問到的地方。至於什麼是生產者消費者模式，不明白的同窗請自行百度。
首先是一些基礎的代碼

private static Boolean run = true;//控制是否生產和消費
private static final Integer MAX_CAPACITY = 5;//緩衝區最大數量
private static final LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();//緩衝隊列

生產者代碼

/**
 * 生產者
 */
class Producter extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (run) {
            synchronized (queue) {
                while (queue.size() >= MAX_CAPACITY * 2) {
                    try {
                        System.out.println("緩衝隊列已滿，等待消費");
                        queue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                try {
                    String string = UUID.randomUUID().toString();
                    queue.put(string);
                    System.out.println("生產:" + string);
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                queue.notifyAll();//通知生產者和消費者
            }
        }
    }
}

消費者代碼

/**
 * 消費者
 */
class Consumer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (run) {
            synchronized (queue) {
                while (queue.isEmpty()) {
                    try {
                        System.out.println("隊列爲空，等待生產");
                        queue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                try {
                    System.out.println("消費：" + queue.take());
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                queue.notifyAll();//通知生產者和消費者
            }
        }
    }
}

代碼說明

一、生產者和消費者都繼承了線程Thread，由於wait、notify自己就是線程間通訊使用
二、生產者和消費者都有兩層while，外層的while是用來判斷是否運行生產者和消費者。內存的while用來判斷隊列queue是否已滿或者爲空，若是知足條件，則使得當前線程變成等待狀態（等待notify）。
三、內層的條件判斷爲何用while不用if，緣由是當線程被wait以後，會釋放對象鎖。當等待的線程被notify以後，必須再次嘗試去獲取對象鎖，若是沒有獲取到對象鎖，那還必須等待，直到拿到對象鎖以後才能向後執行。
四、當生產者生產了一個數據或者消費者消費了一個數據以後，使用notifyAll()方法來通知全部等待當前對象鎖的線程，可是一次只會有一個等待的線程能拿到鎖。
五、咱們使用queue做爲鎖的對象在不一樣線程之間進行通訊

代碼運行結果

隊列爲空，等待生產
生產:e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
生產:7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240
生產:848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467
生產:f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354
生產:38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
消費：e422484e-8eb3-4a91-8a7c-97e21d7ef498
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消費：38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f
隊列爲空，等待生產
生產:9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
生產:95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
消費：9fae26f3-0b6e-4fbd-9620-040667efe0af
消費：95bb1d88-e08a-4f70-a270-f75760994184
隊列爲空，等待生產
生產:13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
生產:2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b
消費：13d304bc-dff3-44a4-9527-2e0facd884e7
消費：2693e069-bae1-4beb-adcd-a3c3bf5d232b

由結果也能夠看出來，生產和消費是無規則的，由於雖然notifyAll()通知了全部的等待線程，可是不肯定那個線程中能拿到對象鎖。可是也有一個很明顯的問題，由於同時只有一個線程能拿到對象鎖，生產者和消費者不可能同時運行。