Java 中的 wait(), notify() 和 notifyAll() 方法

介绍

在 Java 中，线程是独立执行的，但是在某些情况下，我们希望线程之间能够进行同步和通信。这时，Java 提供了一些同步机制。其中，使用最广泛的机制就是对象的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法。

线程可以通过调用 wait() 方法来等待某个条件的出现，当条件不满足时，线程将被阻塞。而通过调用 notify() 或 notifyAll() 方法，又可以唤醒等待的线程。

wait() 方法

wait() 方法用于使线程等待某个条件的出现，其语法格式为：

public final void wait() throws InterruptedException

wait() 方法必须在 synchronized 块里调用。当一个线程运行到 wait() 时，它会释放对象的锁，并且线程会进入等待状态。直到另一个线程调用此对象上的 notify() 或 notifyAll() 方法，或者超时时间到期，才能继续执行。

notify() 方法

notify() 方法用于唤醒因等待某个条件而阻塞了的线程，其语法格式为：

public final void notify()

notify() 方法必须在 synchronized 块里调用。当某个线程在等待同一个对象的时候，另外一个使用同一个对象的线程调用 notify() 方法时，等待的线程会从 wait() 方法返回，继续执行。

注意：notify() 方法只能唤醒一个等待线程，具体唤醒哪个线程是随机的，不能确定。因为并不知道哪个线程最需要这个通知。

notifyAll() 方法

notifyAll() 方法用于唤醒因等待某个条件而阻塞了的所有线程，其语法格式为：

public final void notifyAll()

notifyAll() 方法必须在 synchronized 块里调用。当某个线程在等待同一个对象的时候，另外一个使用同一个对象的线程调用 notifyAll() 方法时，所有等待的线程会从 wait() 方法中返回，继续执行。

示例一

下面是一个简单的示例，演示了如何使用 wait() 和 notify() 方法来实现线程间的通信：

public class WaitNotifyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("Thread 1 is waiting...");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("Thread 1 is notified.");
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("Thread 2 is running...");
                    lock.notify();
                }
            }
        });
        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000); // 等待一秒钟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
    }
}

在这个示例中，有两个线程 t1 和 t2，它们使用同一个对象 lock 进行同步。线程 t1 在进入 synchronized 块后调用了 wait() 方法，导致线程被阻塞。而线程 t2 调用了 notify() 方法，唤醒了被阻塞的 t1 线程，使它重新进入就绪状态。

示例二

下面是另一个示例，演示了如何使用 wait() 和 notifyAll() 方法来实现线程间的通信：

public class WaitNotifyAllDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("Thread 1 is waiting...");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("Thread 1 is notified.");
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("Thread 2 is waiting...");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("Thread 2 is notified.");
                }
            }
        });
        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("Thread 3 is running...");
                    lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待的线程
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            Thread.sleep(1000); // 等待一秒钟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t3.start();
    }
}

在这个示例中，有三个线程 t1、t2 和 t3，它们使用同一个对象 lock 进行同步。线程 t1 和 t2 在进入 synchronized 块后分别调用了 wait() 方法，导致线程被阻塞。而线程 t3 调用了 notifyAll() 方法，唤醒了所有被阻塞的线程，使它们重新进入就绪状态。