Java wait()和await() notify()和signal() notifyAll()和signalAll()了解和区别

本文详细解析了Java中线程同步机制的核心方法,包括wait()、notify()、notifyAll()与Condition类的await()、signal()、signalAll()的区别及应用场景。探讨了这些方法如何与synchronized和Lock配合使用,确保线程之间的正确协作。

Java wait()和await() notify()和signal() notifyAll()和signalAll()了解和区别


wait()、notify()和notifyAll()一般是跟synchronized配合一起使用,这些方法都是Object类提供的。当线程重wait()状态下被唤醒,wait()在被唤醒后还需要重新去获取锁,此时它重新请求锁时并没有具备任何特殊的优先级,要与任何其他尝试进入同步代码块的线程一起去竞争获取锁,如果获取锁失败的话,会继续停留在当前的wait()方法状态下。所以wait方法继续执行时,一般会先通过一个条件判断,所以一般是在一个循环中去调用wait()方法。例如:

pubic syncronized T get() throws InterruptedException{
     while(isEmpty){
         wait();
     }
     T t = doGet();
     notifyAll();
     return t;
}

由于多个线程可以基于不同的条件在同一个条件队列中等待,所以一般是条用notifyAll(),避免造成消息的丢失。因为调用notify()只会唤醒一个线程,但是这个线程可能并不能从满足条件,这个时候系统其它线程满足条件会一直等待并无法被唤醒,这是一个非常危险的操作。所以一定要使用notifyAll()。

那么什么情况下使用notify()呢?

当满足(1)所有线程的wait()前置判断条件只有一个并且都是一样的(2)单进单出,每次通知发出后,这个条件下最多只有一个线程可以去执行。


Condition类的await()、signal()和signalAll(),一般是配合Lock一起使用,是显式的线程间协调同步操作类。每个Lock中可以有多个Condition,如notEmpty、notFull等。这些方法都是在某个具体的Condition条件队列中调用,唤醒的时候也是类似,使用对应的Condition来唤醒一个或者多个等待的线程。和wait()、notify()类似,使用这些方法时也需要先通过Lock获取锁,await()方法同样会释放锁,并挂起当前线程,等待被通知唤醒去重新竞争锁。


怎么选择?

一般情况下使用Object提供的3种方法就已经可以很好的实现线程间的协作。

当Lock锁使用公平模式的时候,可以使用Condition的signal(),线程会按照FIFO的顺序冲await()中唤醒。当每个锁上有多个等待条件时,可以优先使用Condition,这样可以具体一个Condition控制一个条件等待。


<think>我们正在讨论Java中Object.wait()notifyAll()方法的使用方法注意事项。根据提供的引用,特别是引用[2][3],我们可以总结如下: 1. **基本用法**: - `wait()`: 使当前线程进入等待状态,直到其他线程调用该对象的`notify()`或`notifyAll()`方法,或者被中断。 - `notifyAll()`: 唤醒在该对象上等待的所有线程。注意,被唤醒的线程将竞争该对象的锁。 2. **使用前提**: - 这些方法必须在同步代码块或同步方法中调用,即当前线程必须持有该对象的锁(monitor),否则会抛出`IllegalMonitorStateException`[^2]。 - 通常,我们使用`synchronized`关键字来获取对象的锁。 3. **典型使用模式**: - 线程在检查某个条件不满足时,调用`wait()`释放锁并等待。 - 当另一个线程改变了条件,并调用`notify()`或`notifyAll()`来唤醒等待的线程。 - 被唤醒的线程会重新尝试获取锁,一旦获取成功,就从`wait()`返回并继续执行。 4. **注意事项**: - 使用`wait()`时,通常需要在循环中检查条件,因为被唤醒时条件可能仍未满足(虚假唤醒)[^3]。 - 使用`notifyAll()`通常比`notify()`更安全,因为它会唤醒所有等待的线程,避免某些线程永远不被唤醒的风险。但是,如果只需要唤醒一个线程,可以使用`notify()`。 5. **与Condition的对比**: - 在Java 1.5之后,引入了`Condition`接口,它提供了更灵活的线程间通信机制。`Condition`的`await()``signal()`/`signalAll()`方法类似于`wait()``notify()`/`notifyAll()`,但`Condition`可以绑定到多个等待条件上,使用更安全高效[^3]。 6. **示例场景**: - 生产者-消费者问题:当缓冲区满时,生产者等待;当缓冲区空时,消费者等待。通过`wait()``notifyAll()`协调生产消费。 下面是一个简单的示例,展示如何使用`wait()``notifyAll()`: ```java public class SharedObject { private boolean ready = false; public synchronized void doWait() throws InterruptedException { while (!ready) { // 循环检查条件,防止虚假唤醒 wait(); } // 执行条件满足后的操作 } public synchronized void doNotify() { ready = true; notifyAll(); // 唤醒所有等待线程 } } ``` 在这个例子中,线程调用`doWait()`方法时,如果条件(ready为true)不满足,就会等待。另一个线程调用`doNotify()`方法设置条件为true,并唤醒所有等待的线程。被唤醒的线程重新检查条件,如果满足则继续执行。 **注意事项**: - 在调用`wait()`方法时,会释放锁,以便其他线程可以获取锁并调用`notifyAll()`。 - 当线程被唤醒时,它需要重新获取锁才能从`wait()`返回。 **与Condition的对比**: 使用`Lock``Condition`可以更灵活地控制线程的等待唤醒。例如,我们可以创建多个条件(Condition)对象,让不同的线程等待不同的条件。而使用`Object`的监视器方法,所有的等待线程都在同一个条件上等待,无法区分。 例如,使用`Condition`实现生产者-消费者: ```java Lock lock = new ReentrantLock(); Condition notFull = lock.newCondition(); Condition notEmpty = lock.newCondition(); // 生产者 lock.lock(); try { while (buffer.isFull()) { notFull.await(); // 等待不满 } buffer.add(item); notEmpty.signalAll(); // 唤醒消费者 } finally { lock.unlock(); } // 消费者 lock.lock(); try { while (buffer.isEmpty()) { notEmpty.await(); // 等待不空 } buffer.remove(); notFull.signalAll(); // 唤醒生产者 } finally { lock.unlock(); } ``` 这样,生产者消费者可以等待不同的条件,从而更高效地唤醒特定类型的线程。 总结: - 在需要线程间协调时,使用`wait()``notifyAll()`(或`notify()`)是基本方法,但要注意使用在同步块中,并在循环中检查条件。 - 在复杂场景下,推荐使用`Condition`,它提供了更精细的控制。 §§相关问题§§ 1. 什么是虚假唤醒(spurious wakeup)?如何避免? 2. 为什么使用`notifyAll()`比`notify()`更安全? 3. 在分布式系统中,如何实现类似`wait()``notifyAll()`的线程协调机制?</think>### Java 中 Object.wait() notifyAll() 的使用方法与注意事项 #### **一、核心机制** 1. **线程协作基础** - `wait()`: 使当前线程**释放锁并进入等待状态**,需被其他线程唤醒[^2][^3] - `notifyAll()`: **唤醒所有**在该对象监视器(monitor)上等待的线程[^3][^4] - 二者必须配合 `synchronized` 使用,否则抛出 `IllegalMonitorStateException`[^2] 2. **典型生产者-消费者模式** ```java class Message { private String content; private boolean empty = true; public synchronized String read() { while(empty) { // 必须用 while 循环检查条件 try { wait(); } // 释放锁并等待 catch (InterruptedException e) {} } empty = true; notifyAll(); // 唤醒所有等待线程 return content; } public synchronized void write(String value) { while(!empty) { // 循环检查条件 try { wait(); } catch (InterruptedException e) {} } content = value; empty = false; notifyAll(); // 通知所有读线程 } } ``` #### **二、使用步骤** 1. **获取对象锁** 在 `synchronized` 代码块中调用方法[^2]: ```java synchronized (sharedObject) { while(conditionNotMet) { // 必须用循环检查条件 sharedObject.wait(); // 释放锁并等待 } // ... 执行业务逻辑 sharedObject.notifyAll(); // 唤醒所有等待线程 } ``` 2. **多线程协调示例** ```java public static void main(String[] args) { Message message = new Message(); new Thread(new Reader(message), "R1").start(); // 读线程1 new Thread(new Reader(message), "R2").start(); // 读线程2 new Thread(new Writer(message), "W").start(); // 写线程 } ``` - 当写线程调用 `write()` 时,唤醒所有读线程[^4][^5] - 读线程通过 `while(empty)` 循环避免虚假唤醒 #### **三、关键注意事项** 1. **必须使用循环检查条件** ```java while(!condition) { // ❌ 错误:if (!condition) wait(); // ✅ 正确:while循环防止虚假唤醒 } ``` 虚假唤醒(spurious wakeup)可能导致条件未满足时线程被唤醒,需循环验证[^3]。 2. **notify() vs notifyAll()** | 方法 | 唤醒对象 | 适用场景 | |------|----------|----------| | `notify()` | 随机一个线程 | 单生产者-单消费者 | | `notifyAll()` | **所有等待线程** | 多生产者-多消费者(更安全)[^3][^4] | 3. **锁对象一致性** `wait()`/`notifyAll()` 必须使用**同一个对象锁**,否则导致监视器不匹配[^2]: ```java Object lock1 = new Object(); Object lock2 = new Object(); // ❌ 错误:不同锁对象 synchronized(lock1) { lock2.wait(); } ``` 4. **超时机制** 使用 `wait(long timeout)` 避免永久阻塞: ```java synchronized(lock) { if(!condition) { lock.wait(5000); // 最多等待5秒 } } ``` #### **四、Condition 的替代方案** Java 1.5+ 推荐使用 `Condition` 替代,提供更精细控制[^3]: ```java Lock lock = new ReentrantLock(); Condition condition = lock.newCondition(); lock.lock(); try { while(!conditionMet) { condition.await(); // 类似 wait() } condition.signalAll(); // 类似 notifyAll() } finally { lock.unlock(); } ``` 优势:支持多个等待队列、可中断锁、公平锁等高级特性。 #### **五、典型应用场景** 1. **线程池任务协调** 主线程等待所有子任务完成(替代 `join()`) 2. **生产者-消费者队列** 缓冲区满时阻塞生产者,空时阻塞消费者 3. **资源初始化屏障** 确保所有依赖资源就绪后再启动主逻辑 > ⚠️ **重要原则**:永远在循环中调用 `wait()`,始终使用 `notifyAll()` 除非明确知道只需唤醒单个线程[^3][^4]。 ---
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