java 爲何wait(),notify(),notifyAll()必須在同步方法/代碼塊中調用？

在Java中，全部對象都可以被做爲"監視器monitor"——指一個擁有一個獨佔鎖，一個入口隊列和一個等待隊列的實體entity。全部對象的非同步方法都可以在任意時刻被任意線程調用，此時不須要考慮加鎖的問題。而對於對象的同步方法來講，在任意時刻有且僅有一個擁有該對象獨佔鎖的線程可以調用它們。例如，一個同步方法是獨佔的。若是在線程調用某一對象的同步方法時，對象的獨佔鎖被其餘線程擁有，那麼當前線程將處於阻塞狀態，並添加到對象的入口隊列中。

只有在調用線程擁有某個對象的獨佔鎖時，纔可以調用該對象的wait(),notify()和notifyAll()方法。這一點一般不會被程序員注意，由於程序驗證一般是在對象的同步方法或同步代碼塊中調用它們的。若是嘗試在未獲取對象鎖時調用這三個方法，那麼你將獲得一個"java.lang.IllegalMonitorStateException:current thread not owner"。

當一個線程正在某一個對象的同步方法中運行時調用了這個對象的wait()方法，那麼這個線程將釋放該對象的獨佔鎖並被放入這個對象的等待隊列。注意，wait()方法強制當前線程釋放對象鎖。這意味着在調用某對象的wait()方法以前，當前線程必須已經得到該對象的鎖。所以，線程必須在某個對象的同步方法或同步代碼塊中才能調用該對象的wait()方法。

當某線程調用某對象的notify()或notifyAll()方法時，任意一個(對於notify())或者全部(對於notifyAll())在該對象的等待隊列中的線程，將被轉移到該對象的入口隊列。接着這些隊列(譯者注:可能只有一個)將競爭該對象的鎖，最終得到鎖的線程繼續執行。若是沒有線程在該對象的等待隊列中等待得到鎖，那麼notify()和notifyAll()將不起任何做用。在調用對象的notify()和notifyAll()方法以前，調用線程必須已經獲得該對象的鎖。所以，必須在某個對象的同步方法或同步代碼塊中才能調用該對象的notify()或notifyAll()方法。

對於處於某對象的等待隊列中的線程，只有當其餘線程調用此對象的notify()或notifyAll()方法時纔有機會繼續執行。

調用wait()方法的緣由一般是，調用線程但願某個特殊的狀態(或變量)被設置以後再繼續執行。調用notify()或notifyAll()方法的緣由一般是，調用線程但願告訴其餘等待中的線程:"特殊狀態已經被設置"。這個狀態做爲線程間通訊的通道，它必須是一個可變的共享狀態(或變量)。

例如，生產者線程向緩衝區中寫入數據，消費者線程從緩衝區中讀取數據。消費者線程須要等待直到生產者線程完成一次寫入操做。生產者線程須要等待消費者線程完成一次讀取操做。假設wait(),notify(),notifyAll()方法不須要加鎖就可以被調用。此時消費者線程調用wait()正在進入狀態變量的等待隊列(譯者注:可能還未進入)。在同一時刻，生產者線程調用notify()方法打算向消費者線程通知狀態改變。那麼此時消費者線程將錯過這個通知並一直阻塞。所以，對象的wait(),notify(),notifyAll()方法必須在該對象的同步方法或同步代碼塊中被互斥地調用。

 

三。 wait()與sleep()的區別
sleep()方法是Thread類的靜態方法，不涉及到線程間同步概念，僅僅爲了讓一個線程自身得到一段沉睡時間。sleep能夠在任何地方使用。
wait()方法是object類的方法，解決的問題是線程間的同步，該過程包含了同步鎖的獲取和釋放，調用wait方法將會將調用者的線程掛起，直到其餘線程調用同一個對象的notify()方法纔會從新激活調用者。
注意:線程調用notify()以後，只有該線程徹底從 synchronized代碼裏面執行完畢後，monitor纔會被釋放，被喚醒線程才能夠真正獲得執行權。

 

 今天同窗寫個手機遊戲，用藍牙傳輸數據的時候丟包，問我解決方案，我提出的方案是：用多線程發送數據並要求對方回送ack號，若是在必定時間內沒收到就要重發，若是收到了就要自身wait，那麼這要用到多線了，開始寫了幾個總是報錯，就在網上找了找這方面的資料，終於解決了，呵呵！下面我把這篇寫的比較全面的文章轉載過來，作個筆記，但願能幫助更多的用多線程出現問題的朋友們。

 

wait與notify是java同步機制中重要的組成部分。結合與synchronized關鍵字使用，能夠創建不少優秀的同步模型。

      synchronized(this){}等價與public synchronized void method(){.....}

      同步分爲類級別和對象級別，分別對應着類鎖和對象鎖。類鎖是每一個類只有一個，若是static的方法被synchronized關鍵字修飾，則在這個方法被執行前必須得到類鎖；對象鎖類同。

      首先，調用一個Object的wait與notify/notifyAll的時候，必須保證調用代碼對該Object是同步的，也就是說必須在做用等同於synchronized(obj){......}的內部纔可以去調用obj的wait與notify/notifyAll三個方法，不然就會報錯：

      java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner

      在調用wait的時候，線程自動釋放其佔有的對象鎖，同時不會去申請對象鎖。當線程被喚醒的時候，它纔再次得到了去得到對象鎖的權利。

      因此，notify與notifyAll沒有太多的區別，只是notify僅喚醒一個線程並容許它去得到鎖，notifyAll是喚醒全部等待這個對象的線程並容許它們去得到對象鎖，只要是在synchronied塊中的代碼，沒有對象鎖是步履維艱的。其實喚醒一個線程就是從新容許這個線程去得到對象鎖並向下運行。

       順便說一下notifyall，雖然是對每一個wait的對象都調用一次notify，可是這個仍是有順序的，每一個對象都保存這一個等待對象鏈，調用的順序就是這個鏈的順序。其實啓動等待對象鏈中各個線程的也是一個線程，在具體應用的時候，須要注意一下。

class ThreadA{
	public static void main(String[] args){
		ThreadB b = new ThreadB();
		b.start();
		System.out.println("b is start....");
		synchronized (b){// 括號裏的b是什麼意思,起什麼做用?
			try{
				System.out.println("Waiting for b to complete...");
				b.wait();// 這一句是什麼意思，究竟讓誰wait?
				System.out.println("Completed.Now back to main thread");
			} catch (InterruptedException e) {
			}
		}
		System.out.println("Total is :" + b.total);
	}
}

class ThreadB extends Thread{
	int total;
	public void run(){
		synchronized (this){
			System.out.println("ThreadB is running..");
			for (int i = 0; i < 100; i++){
				total += i;
				System.out.println("total is " + total);
			}
			notify();
		}
	}
}

要分析這個程序,首先要理解notify()和wait(),爲何在前幾天紀錄線程的時候沒有紀錄這兩個方法呢,由於這兩個方法原本就不屬於Thread類,而是屬於最底層的object基礎類的,也就是說不光是Thread，每一個對象都有notify和wait的功能，爲何？由於他們是用來操縱鎖的,而每一個對象都有鎖,鎖是每一個對象的基礎,既然鎖是基礎的,那麼操縱鎖的方法固然也是最基礎了.

再往下看以前呢,首先最好複習一下Think in Java的14.3.1中第3部份內容：等待和通知,也就是wait()和notify了.

按照Think in Java中的解釋:"wait()容許咱們將線程置入「睡眠」狀態，同時又「積極」地等待條件發生改變.並且只有在一個notify()或notifyAll()發生變化的時候，線程纔會被喚醒，並檢查條件是否有變."

    咱們來解釋一下這句話.

    "wait()容許咱們將線程置入「睡眠」狀態",也就是說,wait也是讓當前線程阻塞的,這一點和sleep或者suspend是相同的.那和sleep,suspend有什麼區別呢?

     區別在於"(wait)同時又「積極」地等待條件發生改變",這一點很關鍵,sleep和suspend沒法作到.由於咱們有時候須要經過同步（synchronized）的幫助來防止線程之間的衝突，而一旦使用同步,就要鎖定對象，也就是獲取對象鎖,其它要使用該對象鎖的線程都只能排隊等着,等到同步方法或者同步塊裏的程序所有運行完纔有機會.在同步方法和同步塊中,不管sleep()仍是suspend()都不可能本身被調用的時候解除鎖定,他們都霸佔着正在使用的對象鎖不放.

     而wait卻能夠,它可讓同步方法或者同步塊暫時放棄對象鎖,而將它暫時讓給其它須要對象鎖的人(這裏應該是程序塊,或線程)用,這意味着可在執行wait()期間調用線程對象中的其餘同步方法!在其它狀況下(sleep啊,suspend啊),這是不可能的.

     可是注意我前面說的,只是暫時放棄對象鎖,暫時給其它線程使用,我wait所在的線程仍是要把這個對象鎖收回來的呀.wait什麼?就是wait別人用完了還給我啊！

     好,那怎麼把對象鎖收回來呢?

     第一種方法,限定借出去的時間.在wait()中設置參數,好比wait(1000),以毫秒爲單位,就代表我只借出去1秒中,一秒鐘以後,我自動收回.

     第二種方法,讓借出去的人通知我,他用完了,要還給我了.這時,我立刻就收回來.哎,假如我設了1小時以後收回,別人只用了半小時就完了,那怎麼辦呢?靠!固然用完了就收回了,還管我設的是多長時間啊.

     那麼別人怎麼通知我呢?相信你們均可以想到了,notify(),這就是最後一句話"並且只有在一個notify()或notifyAll()發生變化的時候，線程纔會被喚醒"的意思了.

     所以,咱們可將一個wait()和notify()置入任何同步方法或同步塊內部，不管在那個類裏是否準備進行涉及線程的處理。並且實際上,咱們也只能在同步方法或者同步塊裏面調用wait()和notify().

     這個時候咱們來解釋上面的程序,簡直是易如反掌了.

     synchronized(b){...}；的意思是定義一個同步塊,使用b做爲資源鎖。b.wait();的意思是臨時釋放鎖，並阻塞當前線程,好讓其餘使用同一把鎖的線程有機會執行,在這裏要用同一把鎖的就是b線程自己.這個線程在執行到必定地方後用notify()通知wait的線程,鎖已經用完,待notify()所在的同步塊運行完以後,wait所在的線程就能夠繼續執行