JAVA线程间协作：wait.notify.notifyAll

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JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的，需要说明的是，JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的互斥内存块，在JAVA中的Object类型中，都是带有一个内存锁的，在有线程获取该内存锁后，其它线程无法访问该内存，从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理，就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static XXX)的区别了，synchronized就是针对内存区块申请内存锁，this关键字代表类的一个对象，所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作，而static成员属于类专有，其内存空间为该类所有成员共有，这就导致synchronized()对static成员加锁，相当于对类加锁，也就是在该类的所有成员间实现互斥，在同一时间只有一个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥，明白这些基本就已经够了。但是如果需要在线程间进行协作通信，就需要借助Object对象的wait,notify和notifyAll方法了。

在Java中，可以通过配合调用Object对象的wait方法和notify方法或notifyAll方法来实现线程间的协作通信。在线程中调用wait方法，将阻塞等待其他线程的通知(其他线程调用notify方法或notifyAll方法)，在线程中调用notify方法或notifyAll方法，将通知其他线程从wait方法处返回。

Object.wait()与Object.notify()必须要与同步块或同步方法(synchronized块或者synchronized方法)一起使用，也就是wait与notify是针对已经获取了Object锁进行操作，从语法角度来说就是Object.wait(),Object.notify必须在同步块或同步方法内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后，主动释放对象锁，同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程，才能继续获取对象锁，并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的同步块或同步方法中执行结束，自动释放锁后，JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程，释放CPU控制权，主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时，释放了对象锁的控制。

wait方法

调用线程的sleep，yield方法时，线程并不会让出对象锁，wait却不同。

wait函数必须在同步代码块中调用(也就是当前线程必须持有对象的锁)，他的功能是这样的：

我累了，休息一会儿，对象的锁你们拿去用吧，CPU也给你们。

调用了wait函数的线程会一直等待，直到有其他线程调用了同一个对象的notify或者notifyAll方法才能被唤醒，需要注意的是：被唤醒并不代表立即获得对象的锁。也就是说，一个线程调用了对象的wait方法后，他需要等待两件事情的发生：

1. 有其他线程调用同一个对象的notify或者notifyAll方法（调用notify/notifyAll方法之前）

2. 被唤醒之后重新获得对象的锁(调用notify/notifyAll方法之后)才能继续往下执行后续动作。

如果一个线程调用了某个对象的wait方法，但是后续并没有其他线程调用该对象的notify或者notifyAll方法，则该线程将会永远等下去…

notify和notifyAll方法

notify/notifyAll方法也必须在同步代码块中调用(也就是调用线程必须持有对象的锁)，他们的功能是这样的：

女士们，先生们请注意，锁的对象我即将用完，请大家醒醒，准备一下，马上你们就能使用锁了。

不同的是，notify方法只会唤醒一个正在等待的线程(至于唤醒谁，不确定！)，而notifyAll方法会唤醒所有正在等待的线程。还有一点需要特别强调：调用notify和notifyAll方法后，当前线程并不会立即放弃锁的持有权，而必须要等待当前同步代码块执行完才会让出锁。

如果一个对象之前没有调用wait方法，那么调用notify方法是没有任何影响的。

下面来看一个例子：

package com.cooperation;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Test
{public static Object object = new Object();static class Thread1 implements Runnable{@Overridepublic void run(){synchronized(object){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is running.");try{object.wait();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get the lock.");}}}static class Thread2 implements Runnable{@Overridepublic void run(){synchronized(object){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is running.");object.notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" invoke notify()");System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" release the lock.");}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException{Thread thread1 = new Thread(new Thread1());Thread thread2 = new Thread(new Thread2());thread1.start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);thread2.start();}
}

运行结果（运行多次，结果相同）：

Thread-0 is running.
Thread-1 is running.
Thread-1 invoke notify()
Thread-1 release the lock.
Thread-0 get the lock.

可以看到当Thread-0调用了wait方法后就释放了object锁，Thread-1获取锁之后调用notify的释放锁，但是这个时候Thread没有立刻获取object锁，而是等到了Thread-1的同步块退出之后才获取了object的锁。

如果将class Thread2中的 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" release the lock.");这句放在synchronized(object)的外面，有可能出现如下的运行结果：

Thread-0 is running.
Thread-1 is running.
Thread-1 invoke notify()
Thread-0 get the lock.
Thread-1 release the lock.

这是因为，当Thread-1释放了object锁并且退出了同步块之后Thread-0立刻获取了锁，而这时候两个线程的打印语句的顺序就随机了。

在JDK1.4之后出现了一个Condition类，这个类也能够实现相同的功能，并且一般建议使用Condition替代wait,notify,notifyAll家族，实现更安全的线程间协作通信功能，比如ArrayBlockingQueue就是使用Condition实现阻塞队列的。这个我在以后的博客中会涉及到。

如果有什么意见或者建议请在下方留言。

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