为什么wait和notify方法要在同步块中调用？

先说说wait和notify的使用

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    obj.wait();
    obj.notifyAll();
}

报错

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    Object lock = new Object();
    synchronized (lock) {
        obj.wait();
        obj.notifyAll();
    }
}

还是报错

正确的写法

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    Object lock = new Object();
    synchronized (lock) {
        lock.wait();
        lock.notifyAll();
    }
}

也就是说wait和notify方法要在基于同一个对象的同步块中使用，那么这是为什么呢？

为什么wait和notify方法要在同步块中调用？

我们先来发出一个灵魂拷问：什么时候才需要wait? 什么时候又需要notify? 我们假设我们要实现一个堵塞队列,如果不加同步块，我们的实现方法可能如下。

class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();
	Object lock = new Object();
    public void add(String data) {
        buffer.add(data);
        lock.notify();                  
    }

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

我们在队列为空的时候使用lock.wait()堵塞，然后有元素添加到队列的时候再采用lock.notify()唤醒，这段代码可能会导致如下问题：

1. 一个消费者调用take，发现buffer.isEmpty
2. 在消费者调用wait之前，由于cpu的调度，消费者线程被挂起，生产者调用add，然后notify
3. 然后消费者调用wait (注意，由于错误的条件判断，导致wait调用在notify之后，这是关键)
4. 如果很不幸的话，生产者产生了一条消息后就不再生产消息了，那么消费者就会一直挂起，无法消费，那这个队列就有问题了，会有一条消息一直无法被消费。

由此看出， 在使用 wait() 和 notify() 这种会挂起线程的操作时， 我们需要一种同步机制保证， condition 的检查与 wait() 操作， 以及 condition 的更新与 notify() 是互斥的。

所以：wait和notify方法要在同步块中调用的根本原因是，这两个方法存在竞态条件。如果不加锁的话，那么wait被调用的时候可能wait的条件已经不满足了(如上述)。由于错误的条件下进行了wait，那么就有可能永远不会被notify到，所以我们需要强制wait/notify在synchronized中