【史上最详细】Java 多线程 wait()、notify()、notifyAll() 方法解析

Java 中的 wait()、notify() 和 notifyAll()：深入解析

在 Java 多线程编程中，wait()、notify() 和 notifyAll() 是不可或缺的工具，用于协调多个线程对共享资源的访问，并实现线程之间的通信。理解这些方法对于编写健壮的并发程序至关重要。让我们深入探究它们的用法、原理和注意事项。

1. wait() 方法：让线程"耐心等待"

想象一下这样一个场景：线程 A 正在处理一个任务，需要等待线程 B 完成另一个任务才能继续。这时，线程 A 就需要 "耐心等待"。调用 wait() 方法就可以让线程 A 进入这种等待状态，同时释放对共享资源的锁。

2. notify() 方法：唤醒一个等待的线程

当线程 B 完成了它的任务，它需要唤醒还在 "耐心等待" 的线程 A。这时，线程 B 会调用 notify() 方法。被唤醒的线程 A 会争用锁，如果成功获取锁，它将继续执行。需要注意的是，notify() 只会唤醒一个等待的线程。

3. notifyAll() 方法：唤醒所有等待的线程

与 notify() 类似，notifyAll() 也会唤醒等待的线程。不同的是，notifyAll() 会唤醒所有正在等待该锁的线程。这就像一个警笛声，召集所有等待的线程，让他们重新争夺锁。

4. 使用场景：同步线程、协调任务

wait()、notify() 和 notifyAll() 方法主要用于以下场景：

• 线程同步： 确保多个线程以正确的顺序访问共享资源，避免数据不一致。
• 线程通信： 让一个线程等待另一个线程完成任务，以便进行后续处理。

5. 原理：基于锁机制实现

这些方法是基于 Java 的锁机制实现的。每个对象都有一个与之关联的锁，线程必须获得该锁才能访问对象。当线程调用 wait() 时，它会释放锁，进入等待状态。当另一个线程调用 notify() 或 notifyAll() 时，等待的线程将被唤醒，并争夺锁。

6. 注意事项：谨慎使用，避免死锁

使用这些方法时需要格外小心，因为不当使用可能会导致死锁。以下是需要注意的事项：

• 只能在同步方法或同步块中使用 wait()、notify() 和 notifyAll()。
• wait() 方法只能在一个线程已经获取对象的锁的情况下调用。
• notify() 和 notifyAll() 方法只能在一个线程已经获取对象的锁的情况下调用。
• 使用这些方法时，建议使用 try-catch 块来处理异常。

7. 常见问题解答

Q1：为什么需要使用 wait()、notify() 和 notifyAll()？

A1：这些方法是实现线程同步和通信的必备工具，可以防止多个线程同时访问共享资源导致数据不一致。

Q2：什么时候使用 notify() 而什么时候使用 notifyAll()？

A2：一般情况下，当只需要唤醒一个等待的线程时，使用 notify()。当有多个线程正在等待时，使用 notifyAll()。

Q3：使用这些方法时，为什么可能会发生死锁？

A3：死锁发生在两个或多个线程都等待彼此释放锁的情况。例如，线程 A 等待线程 B 释放锁，而线程 B 等待线程 A 释放锁。

Q4：如何避免死锁？

A4：避免死锁的常见方法包括：避免嵌套锁、合理使用 synchronized ，以及使用 lockInterruptibly() 方法。

Q5：在实际项目中使用这些方法时有哪些建议？

A5：建议在设计多线程程序时考虑锁的粒度，避免使用不必要的锁，并使用清晰的命名约定来标识锁对象。

结论

wait()、notify() 和 notifyAll() 方法是 Java 多线程编程的基础，掌握这些方法的使用对于编写可靠的并发程序至关重要。通过深入理解这些方法的原理和注意事项，可以避免常见的错误，编写出高效且无死锁的代码。