Java 多线程：深度剖析 wait() 和 notify() 方法的运作原理

2024-02-14 01:43:11

引言

在多线程编程的世界中，线程同步是一个至关重要的概念，它确保了线程之间有序且安全的交互。Java 提供了一系列内置方法，例如 wait() 和 notify，它们为实现线程同步提供了坚实的基础。本文将深入探讨 wait 和 notify 方法的运作原理，以及它们在多线程编程中的应用。

wait() 方法

wait() 方法允许线程在满足特定条件之前暂时挂起自己。调用此方法的线程进入 WAITING 状态，并释放锁（监视器）所有权。这使其他线程有机会获取锁并执行。线程将一直处于 WAITING 状态，直到被 notify() 或 notifyAll() 方法唤醒，或直到它被中断。

语法：

public final void wait() throws InterruptedException;

notify() 方法

notify() 方法通知等待该对象锁的单个线程，使其可以继续执行。但是，哪个线程被唤醒是不确定的。被唤醒的线程将获取对象的锁并继续执行。

语法：

public final void notify();

notifyAll() 方法

notifyAll() 方法通知所有等待该对象锁的线程继续执行。与 notify() 类似，哪个线程被唤醒是不确定的。被唤醒的线程将获取对象的锁并继续执行。

语法：

public final void notifyAll();

运作原理

wait()、notify() 和 notifyAll() 方法通过使用内部 条件队列 和锁机制协同工作。当一个线程调用 wait() 方法时，它将被添加到条件队列中，并释放对象的锁。当另一个线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法时，它会唤醒条件队列中一个或所有等待的线程。被唤醒的线程将获取对象的锁并继续执行。

示例

以下是一个示例，说明 wait() 和 notify() 方法的使用：

public class WaitNotifyExample {

    public static void main(String[] args) {
        Object lock = new Object();

        Thread producer = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                while (true) {
                    // 生产数据
                    // ...

                    // 唤醒等待数据的消费者线程
                    lock.notify();
                }
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                while (true) {
                    // 等待数据可用
                    lock.wait();

                    // 消费数据
                    // ...
                }
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}