Java中wait、notify、notifyAll使用詳解
基礎知識
首先我們需要知道，這幾個都是Object物件的方法。換言之，Java中所有的物件都有這些方法。
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
其次我們需要知道這幾個方法主要是用來個執行緒 之間通訊的。那可能就有人會問，既然是用來執行緒之間通訊的，那為什麼這幾個方法不是線上程類Thread上呢？對於這個問題，我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，在呼叫者三個方法時，當前執行緒必須獲得物件鎖。因此就得配合synchronized關鍵字來使用
//使用模式，不代表可執行程式碼
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拿到物件鎖之後，synchronized程式碼塊或者方法中，必定是會持有物件鎖的，因此就可以使用wait()或者notify()。
通過上述使用方法，我們也能很好理解為什麼這幾個方法是在Object上而不是在Thread上。因為每個物件都可以作為synchronized鎖的物件，因此wait、notify等必須和物件關聯才能配合synchronized使用。
作用
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| wait | 執行緒自動釋放佔有的物件鎖，並等待notify。 |
| notify | 隨機喚醒一個正在wait當前物件的執行緒，並讓被喚醒的執行緒拿到物件鎖 |
| notifyAll | 喚醒所有正在wait當前物件的執行緒，但是被喚醒的執行緒會再次去競爭物件鎖。因為一次只有一個執行緒能拿到鎖，所有其他沒有拿到鎖的執行緒會被阻塞。推薦使用。 |
實際案例
接下來我們就使用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，不明白的同學請自行百度。
首先是一些基礎的程式碼
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<>();//緩衝佇列
生產者程式碼
/**
* 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("緩衝佇列已滿，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
}
}
}
}
消費者程式碼
/**
* 消費者
*/
class Consumer extends Thread {
@Override
public void run() {
while (run) {
synchronized (queue) {
while (queue.isEmpty()) {
try {
System.out.println("佇列為空，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
}
}
}
}
程式碼說明
1、生產者和消費者都繼承了執行緒Thread，因為wait、notify本身就是執行緒間通訊使用
2、生產者和消費者都有兩層while，外層的while是用來判斷是否執行生產者和消費者。記憶體的while用來判斷佇列queue是否已滿或者為空，如果滿足條件，則使得當前執行緒變成等待狀態（等待notify）。
3、內層的條件判斷為什麼用while不用if，原因是當執行緒被wait之後，會釋放物件鎖。當等待的執行緒被notify之後，必須再次嘗試去獲取物件鎖，如果沒有獲取到物件鎖，那還必須等待，直到拿到物件鎖之後才能向後執行。
4、當生產者生產了一個數據或者消費者消費了一個數據之後，使用notifyAll()方法來通知所有等待當前物件鎖的執行緒，但是一次只會有一個等待的執行緒能拿到鎖。
程式碼執行結果
佇列為空，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 消費：7894b802-2529-4798-ba98-9f0657f39240 消費：848f6759-a427-4a94-89dc-3f484daaa467 消費：f711d3dc-972c-4c44-8640-faffe376d354 消費：38a08e62-d774-4ed5-8b51-f1ad534c246f 佇列為空，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 佇列為空，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
由結果也可以看出來，生產和消費是無規則的，因為雖然notifyAll()通知了所有的等待執行緒，但是不確定那個執行緒中能拿到物件鎖。但是也有一個很明顯的問題，因為同時只有一個執行緒能拿到物件鎖，生產者和消費者不可能同時執行。