java多线程之wait,notify的使用

Java是第一个内置对多线程支持的主流编程语言。在Java5之前，对多线程的支持主要是通过对块结构的同步实现的（synchronized配合wait，notify，notifyAll），Java5引入了java.util.concurrent包，提供了对多线程编程的更高层的支持。

在Java中，除了int等基本类型之外，一切皆为对象。synchronized关键字以及Object类中的wait，notify和notifyAll方法为我们编写多线程程序提供了原始的支持。

例如：

1 public class A {
2     public synchronized void fun() {
3         ...
4     }
5 }

在调用方法fun之前，调用该方法的执行线程必须要先获得类A的实例（a）的对象锁。上面的方法fun在功能上等同于：

1 public void fun() {
2     synchronized(this) {
3         ...
4     }
5 }

在执行fun之前，要获取a的对象锁，在方法fun返回之前，要释放a的对象锁。

通常可以使用synchronized和notify，notifyAll以及wait方法来实现线程之间的数据传递及控制。对于对象obj来说：

• obj.wait()：该方法的调用，使得调用该方法的执行线程（T1）放弃obj的对象锁并阻塞，直到别的线程调用了obj的notifyAll方法、或者别的线程调用了obj的notify方法且JVM选择唤醒（T1），被唤醒的线程（T1）依旧阻塞在wait方法中，与其它的线程一起争夺obj的对象锁，直到它再次获得了obj的对象锁之后，才能从wait方法中返回。（除了notify方法，wait还有带有时间参数的版本，在等待了超过所设时间之后，T1线程一样会被唤醒，进入到争夺obj对象锁的行列；另外中断可以直接跳出wait方法）
• obj.notify()：该方法的调用，会从所有正在等待obj对象锁的线程中，唤醒其中的一个（选择算法依赖于不同实现），被唤醒的线程此时加入到了obj对象锁的争夺之中，然而该notify方法的执行线程此时并未释放obj的对象锁，而是离开synchronized代码块时释放。因此在notify方法之后，synchronized代码块结束之前，所有其他被唤醒的，等待obj对象锁的线程依旧被阻塞。
• obj.notifyAll()：与notify的区别是，该方法会唤醒所有正在等待obj对象锁的线程。（不过同一时刻，也只有一个线程可以拥有obj的对象锁）

要注意的是，wai，notify以及notifyAll方法的调用必须在相应的synchronized代码块之中。例如：

1 synchronized(obj) {
2     while(xxx) {
3         obj.wait();
4     }
5     ...
6 }

下面写个小例子，来说明wait方法返回之前要重新获得对象锁，以及notify方法执行之后并不立即释放对象锁。

01 public class MThread implements Runnable {
02     public synchronized void assign() {
03         this.notifyAll();
04         System.err.println("out of notifyAll");
05         while(true){}
06     }
07
08     public synchronized void await() throws InterruptedException {
09         this.wait(5000);
10         System.err.println("out of wait");
11     }
12
13     @Override
14     public void run() {
15             try {
16                 await();
17             } catch (InterruptedException e) {
18             }
19     }
20
21 }
22
23
24 public class Main {
25     public static void main(String[] args) {
26         MThread mThread = new MThread();
27         Thread thread = new Thread(mThread);
28         thread.start();
29
30         try {
31             Thread.sleep(1000);
32         } catch (InterruptedException e) {
33             e.printStackTrace();
34         }
35         mThread.assign();
36     }
37 }

主线程中，先创建子线程，并启动，主线程sleep一秒钟是为了让子线程中的this.wait(5000)得到执行，而wait(5000)又保证在五秒钟结束之前，主线程中的mThread.assign()方法得到调用，进而调用子线程的notifyAll方法，来唤醒wait方法。从执行结果中可以看到“out of notifyAll”的输出，却始终看不到“out of wait”，这说明notifyAll方法执行完成，而wait方法并未返回。一个合理的解释就是wait还在等待mThread的对象锁，而notifyAll执行完成后也并未立即释放mThread的对象锁，sun的官方文档的说明也是如此。