图解 Java多线程中的 wait() 和 notify() 方法

我不是女神ヾ 2023-09-25 17:34 52阅读 0赞

## 一、线程间等待与唤醒机制 ##

`wait()`和`notify()`是Object类的方法，用于线程的等待与唤醒，必须搭配synchronized 锁来使用。

多线程并发的场景下，有时需要某些线程先执行，这些线程执行结束后其他线程再继续执行。

比如：一个长跑比赛，裁判员要等跑步运动员冲线了才能宣判比赛结束，那裁判员线程就得等待所有的运动员线程运行结束后，再唤醒这个裁判线程。

## 二、等待方法wait() ##

wait 做的事情:

*  使当前执行代码的线程进行等待. (把线程放到等待队列中)
 *  释放当前的锁
 *  满足一定条件时被唤醒, 重新尝试获取这个锁.

> wait 要搭配 synchronized 来使用. 脱离 synchronized 使用 wait 会直接抛出异常.

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**wait 结束等待的条件:**

*  其他线程调用该对象的 notify 方法.
 *  wait 等待时间超时 (wait 方法提供一个带有 timeout 参数的版本, 来指定等待时间).
 *  其他线程调用该等待线程的 `interrupted` 方法, 导致 wait 抛出 `InterruptedException` 异常.

**注意事项：**

*  调用`wait()`方法的前提是首先要获取该对象的锁（synchronize对象锁）
 *  调用`wait()`方法会释放锁，本线程进入等待队列等待被唤醒，被唤醒后不是立即恢复执行，而是进入阻塞队列，竞争锁

**等待方法：**

1.痴汉方法，死等，线程进入阻塞态（`WAITING`）直到有其他线程调用notify方法唤醒

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2.等待一段时间，若在该时间内线程被唤醒，则继续执行，若超过相应时间还没有其他线程唤醒此线程，此线程不再等待，恢复执行。

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调用wait方法之后：

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## 三、唤醒方法notify() ##

notify 方法是唤醒等待的线程.

*  方法`notify()`也要在同步方法或同步块中调用，该方法是用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其它线程，对其发出通知notify，并使它们重新获取该对象的对象锁。
 *  如果有多个线程等待，则有线程调度器随机挑选出一个呈 `wait` 状态的线程。(并没有 “先来后到”)
 *  在`notify()`方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，要等到执行`notify()`方法的线程将程序执行完，也就是退出同步代码块之后才会释放对象锁。

**注意事项：**

*  `notify()`:随机唤醒一个处在等待状态的线程。
 *  `notifyAll()`:唤醒所有处在等待状态的线程。

无论是wait还是notify方法，都需要搭配synchronized锁来使用（等待和唤醒，也是需要对象）

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## 四、关于wait和notify内部等待问题（重要） ##

对于wait和notify方法，其实有一个阻塞队列也有一个等待队列。

*  阻塞队列表示同一时间只有一个线程能获取到锁，其他线程进入阻塞队列
 *  等待队列表示调用wait （首先此线程要获取到锁，进入等待队列，释放锁）

举个栗子：

现有如下定义的等待线程任务

然后创建三个等待线程：

![ac260449c82dde3b36ab7e55e0fd9628.png][]

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由于同一时间只有一个线程（随机调度）能获取到synchronized锁，所以会有两个线程没竞争到锁，从而进入了阻塞队列。

这里假如t2先竞争到了锁，所以先会阻塞t1和t3：

![1c99ab78a55265908957dbc389e6677e.png][]

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又由于调用wait方法会释放锁，调用wait方法的线程t2就会进入等待队列，直到被notify唤醒或者超时自动唤醒。

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然后此时lock对象已经被释放了，所以t1和t3 又可以去竞争这个锁了，就从阻塞队列里面竞争锁。

这里假如t3 竞争到了锁，阻塞队列只剩下t1：

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然后t3运行到了wait方法，释放锁，然后进入等待队列：

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然后重复这些操作~~，最后t1，t2，t3 都进入了等待队列中，等待notify线程唤醒（这里假设notify要放在这些线程start后的好几秒后，因为notify线程也是和这些线程并发执行的，所以等待队列中的线程随时可能被唤醒）

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**重点来了：**

> 在等待队列中的线程，被notify唤醒之后，会直接回到阻塞队列去竞争锁！！！而不是直接唤醒~

举个栗子：

拿`notifyAll()`来举例，假如此时等待队列中有三个线程t1，t2，t3，那么调用`notifyAll()`会直接把它们三个直接从等待队列中进入到阻塞队列中：

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然后再去竞争这个锁，去执行wait之后的代码~~

## 五、完整代码（仅供测试用） ##

private static class WaitTask implements Runnable {
            private Object lock;
            public WaitTask(Object lock) {
                this.lock = lock;
            }
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备进入等待状态");
                    // 此线程在等待lock对象的notify方法唤醒
                    try {
                        lock.wait();
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待结束，本线程继续执行");
                }
            }
        }
        private static class NotifyTask implements Runnable {
            private Object lock;
            public NotifyTask(Object lock) {
                this.lock = lock;
            }
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("准备唤醒");
                    // 唤醒所有线程（随机）
                    lock.notifyAll();
                    System.out.println("唤醒结束");
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Object lock = new Object();
            Object lock2 = new Object();
            // 创建三个等待线程
            Thread t1 = new Thread(new WaitTask(lock),"t1");
            Thread t2 = new Thread(new WaitTask(lock),"t2");
            Thread t3 = new Thread(new WaitTask(lock),"t3");
           // 创建一个唤醒线程
            Thread notify = new Thread(new NotifyTask(lock2),"notify线程");
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            ;
            Thread.sleep(100);
            notify.start();
            // 当前正在执行的线程数
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.activeCount() - 1);
        }

## 六、wait和sleep方法的区别（面试题）： ##

wait方法是Object类提供的方法，需要搭配synchronized锁来使用，调用wait方法会释放锁，线程进入`WAITING`状态，等待被其他线程唤醒或者超时自动唤醒，唤醒之后的线程需要再次竞争synchronized锁才能继续执行。

sleep方法是Thread类提供的方法，调用sleep方法的线程进入`TIMED_WAITING`状态，不会释放锁，时间到自动唤醒。

## 总结 ##

以上就是多线程场景下wait和notify方法的详解和注意事项了

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