为什么 wait 方法要在 synchronized 中调用？

作者：Yujiaao

来源：https://segmentfault.com/a/1190000019962661

一个有难度的 Java 问题，wait 和 notify。

它们是在有 synchronized 标记的方法或 synchronized 块中调用的，因为 wait 和 nodify 需要监视对其调用的 Object。

大多数Java开发人员都知道对象类的 wait()，notify() 和 notifyAll() 方法必须在 Java 中的 synchronized 方法或 synchronized 块中调用, 但是我们想过多少次, 为什么在 Java 中 wait, notify 和 notifyAll 来自 synchronized 块或方法?

最近这个问题在Java面试中被问到我的一位朋友，他思索了一下，并回答说: 如果我们不从同步上下文中调用 wait() 或 notify() 方法，我们将在 Java 中收到 IllegalMonitorStateException。

他的回答从实际效果上是正确的，但面试官对这样的答案不会完全满意，并希望向他解释这个问题。面试结束后他和我讨论了这个问题，我认为他应该告诉面试官关于 Java 中 wait()和 notify()之间的竞态条件，如果我们不在同步方法或块中调用它们就可能存在。

让我们看看竞态条件如何在 Java 程序中产生。它也是流行的线程面试问题之一。

为什么要等待来自 Java中的 synchronized 方法的 wait方法为什么必须从 Java 中的 synchronized  块或方法调用 ？

我们主要使用 wait()，notify() 或 notifyAll() 方法用于 Java 中的线程间通信。一个线程在检查条件后正在等待，例如，在经典的生产者 - 消费者问题中，如果缓冲区已满，则生产者线程等待，并且消费者线程通过使用元素在缓冲区中创建空间后通知生产者线程。

调用notify() 或 notifyAll() 方法向单个或多个线程发出一个条件已更改的通知，并且一旦通知线程离开 synchronized 块，正在等待的所有线程开始获取正在等待的对象锁定，幸运的线程在重新获取锁之后从 wait() 方法返回并继续进行。

让我们将整个操作分成几步，以查看Java 中 wait() 和 notify() 方法之间的竞争条件的可能性，我们将使用Produce Consumer 线程示例更好地理解方案：

1. Producer 线程测试条件(缓冲区是是否已满)并确认是否需要等待(如果发现缓冲区已满则需要等待)。

2. Consumer 线程在使用缓冲区中的元素后，设置条件。

3. Consumer 线程调用 notify() 方法; 这是不会被听到的，因为 Producer 线程还没有等待。

4. Producer 线程调用 wait() 方法并进入等待状态。

因此，由于竞态条件，我们可能会丢失通知，如果我们使用缓冲区或只使用一个元素，生产线程将永远等待，你的程序将挂起。

“在Java 同步中等待 notify 和 notifyAll 现在让我们考虑如何解决这个潜在的竞态条件？这个竞态条件通过使用 Java 提供的 synchronized  关键字和锁定来解决。为了调用 wait()，notify() 或 notifyAll()，必须获得对我们调用方法的对象的锁定。

由于 Java 中的 wait() 方法在等待之前释放锁定并在从 wait() 返回之前重新获取锁定方法，我们必须使用这个锁来确保检查条件(缓冲区是否已满) 和设置条件 (从缓冲区获取元素) 是原子的，这可以通过使用 synchronized  方法或块来实现。

我不确定这是否是面试官实际期待的，但这个我认为至少有意义，请纠正我如果我错了，请告诉我们是否还有其他令人信服的理由调用 wait()，notify() 或 Java 中的 notifyAll() 方法。

总结一下，我们用 Java 中的 synchronized 方法或 synchronized 块调用 Java 中的 wait()，notify() 或 notifyAll() 方法来避免：

1. Java 会抛出 IllegalMonitorStateException，如果我们不调用来自同步上下文的wait()，notify()或者notifyAll()方法。

2. Javac 中 wait 和 notify 方法之间的任何潜在竞争条件。