wait、notify、notifyAll方法的使用注意事项

为什么wait方法必须在 synchronized 保护的同步代码中使用？

wait方法的使用原则

线程在调用wait方法之前，必须先持有对象的monitor锁，也就是synchronized锁

wait为什么要这样设计

为了验证这个问题，我们从反面来看，假设现在有一个阻塞队列：

class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();
    public void give(String data) {
        buffer.add(data);
        notify();  // Since someone may be waiting in take
    }
    public String take() throws InterruptedException {
        while (buffer.isEmpty()) {
            wait();
        }
        return buffer.remove();
    }
}

从代码看：

1. 方法give()是生产者，每次往队列中添加一个元素，就去唤醒正在等待的线程
2. 方法take()是消费者，它会进行循环判断，如果队列为空，就进入等待状态，否则从队列中取出一个元素

由于消费者代码块没有被synchronized修饰，所以就容易出现下面的情况：

1. 消费者判断循环，true，进入循环，此时因为cpu调度，生产者方法开始执行，而wait()方法没来的及执行
2. 由于生产者已经执行，那么队列不为空，当cpu占用权回到消费者时，while条件已经失效，此时生产者会进行无效的等待
3. 而如果没有其他生产者运行，消费者就不会得到唤醒的通知，那么就会无限期的等待

总结

消费者while语句块，判断和执行不是一个原子操作，所以整个程序就很容易出错

加了synchronized之后

public void give(String data) {
   synchronized (this) {
      buffer.add(data);
      notify();
  }
}

public String take() throws InterruptedException {
   synchronized (this) {
    while (buffer.isEmpty()) {
         wait();
       }
     return buffer.remove();
  }
}

我们知道先要进入synchronized修饰的语句块必须首先获得对象的monitor锁，那么当消费者进入到synchronized语句块后，就已经持有了monitor锁，那么在消费者释放monitor锁之前，生产者一定不会执行

另外由于wait会释放monitor锁，这也要求我们必须首先进入到 synchronized 内持有这把锁。

为什么 wait/notify/notifyAll 被定义在 Object 类中，而 sleep 定义在 Thread 类中？

1. wait方法调用时会释放monitor锁，notify、notifyAll在调用前必须持有monitor锁，它们都是与monitor锁相关的，而monitor锁是对象级别的，而非线程级别的，所以把wait/notify/notifyAll 定义在 Object 类是最合适的，因为 Object 类是所有对象的父类。
2. 如果把 wait/notify/notifyAll 方法定义在 Thread 类中，会带来很大的局限性，假设此时wait在Thread中，那么线程如何明确释放哪把锁，而线程又该如何持有多把锁。
3. 既然我们是让当前线程去等待某个对象的锁，自然应该通过操作对象来实现，而不是操作线程。

wait/notify 和 sleep 方法的异同？

主要对比 wait 和 sleep 方法

相同点：

1. 都可以让线程阻塞
2. 都可以响应interrupt中断：在等待的过程中如果收到中断信号，都可以进行响应，并抛出 InterruptedException 异常。

不同点：

1. wait 方法必须在 synchronized 保护的代码中使用，而 sleep 方法并没有这个要求。
2. 在同步代码中执行 sleep 方法时，并不会释放 monitor 锁，但执行 wait 方法时会主动释放 monitor 锁。
3. leep 方法中会要求必须定义一个时间，时间到期后会主动恢复，而对于没有参数的 wait 方法而言，意味着永久等待，直到被中断或被唤醒才能恢复，它并不会主动恢复。
4. wait/notify 是 Object 类的方法，而 sleep 是 Thread 类的方法。