wait和notify的理解与使用

1.对于wait()和notify()的理解

对于wait()和notify()的理解，还是要从jdk官方文档中开始，在Object类方法中有：

void notify()   
Wakes up a single thread that is waiting on this object’s monitor.   
译：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程  
  
void notifyAll()   
Wakes up all threads that are waiting on this object’s monitor.   
译：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程  
  
void wait( )   
Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify() method or the notifyAll( )  
 method for this object.   
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify( ) 方法或 notifyAll( ) 方法  
  
void wait(long timeout)   
Causes the current thread to wait until either another thread invokes the notify( ) method or the notifyAll( )  
 method for this object, or a specified amount of time has elapsed.   
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者指定的时间过完。  
  
void wait(long timeout, int nanos)   
Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify( ) method or the notifyAll( )  
 method for this object, or some other thread interrupts the current thread, or a certain amount of real time   
has elapsed.   
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify( ) 方法或 notifyAll( ) 方法，或者其他线程打断了当前线程，或者指定的时间过完。

上面是官方文档的简介，下面我们根据官方文档总结一下：

wait()、notify()、notifyAll()是三个定义在Object类里的方法，可以用来控制线程的状态。

这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法。随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。

如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。
如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。
如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

其中wait方法有三个over load方法：

wait()

wait(long)

wait(long,int)

wait方法通过参数可以指定等待的时长。如果没有指定参数，默认一直等待直到被通知。

以下是一个演示代码，以最简洁的方式说明复杂的问题：

简要说明下：

NotifyThread是用来模拟3秒钟后通知其他等待状态的线程的线程类；

WaitThread是用来模拟等待的线程类；

等待的中间对象是flag，一个String对象；

main方法中同时启动一个Notify线程和三个wait线程；

public class NotifyTest {
	private  String flag = "true";

	class NotifyThread extends Thread{
		public NotifyThread(String name) {
			super(name);
		}
		public void run() {		
			try {
				sleep(3000);//推迟3秒钟通知
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
				flag = "false";
				flag.notify();
		}
	};

	class WaitThread extends Thread {
		public WaitThread(String name) {
			super(name);
		}

		public void run() {
			
				while (flag!="false") {
					System.out.println(getName() + " begin waiting!");
					long waitTime = System.currentTimeMillis();
					try {
						flag.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;
					System.out.println("wait time :"+waitTime);
				}
				System.out.println(getName() + " end waiting!");
			
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		System.out.println("Main Thread Run!");
		NotifyTest test = new NotifyTest();
		NotifyThread notifyThread =test.new NotifyThread("notify01");
		WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");
		WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");
		WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");
		notifyThread.start();
		waitThread01.start();
		waitThread02.start();
		waitThread03.start();
	}

}

OK，如果你拿这段程序去运行下的话，会发现根本运行不了，what happened？满屏的java.lang.IllegalMonitorStateException。

没错，这段程序有很多问题，我们一个个来看。

首先，这儿要非常注意的几个事实是

任何一个时刻，对象的控制权（monitor）只能被一个线程拥有。
无论是执行对象的wait、notify还是notifyAll方法，必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权（monitor）
如果在没有控制权的线程里执行对象的以上三种方法，就会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
JVM基于多线程，默认情况下不能保证运行时线程的时序性

基于以上几点事实，我们需要确保让线程拥有对象的控制权。

也就是说在waitThread中执行wait方法时，要保证waitThread对flag有控制权；

在notifyThread中执行notify方法时，要保证notifyThread对flag有控制权。

线程取得控制权的方法有三：

执行对象的某个同步实例方法。
执行对象对应类的同步静态方法。
执行对该对象加同步锁的同步块。

我们用第三种方法来做说明：

将以上notify和wait方法包在同步块中

synchronized (flag) {  
                flag = "false";  
                flag.notify();  
            }

synchronized (flag) {  
                while (flag!="false") {  
                    System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                    long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                    try {  
                        flag.wait();  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
                    System.out.println("wait time :"+waitTime);  
                }  
                System.out.println(getName() + " end waiting!");  
            }

好像运行还是报错java.lang.IllegalMonitorStateException。what happened？

这时的异常是由于在针对flag对象同步块中，更改了flag对象的状态所导致的。如下：

flag="false";

flag.notify();

对在同步块中对flag进行了赋值操作，使得flag引用的对象改变，这时候再调用notify方法时，因为没有控制权所以抛出异常。

我们可以改进一下，将flag改成一个JavaBean，然后更改它的属性不会影响到flag的引用。

我们这里改成数组来试试，也可以达到同样的效果：

private   String flag[] = {"true"};

synchronized (flag) {  
            flag[0] = "false";  
            flag.notify();  
        }

synchronized (flag) {  
                while (flag[0]!="false") {  
                    System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                    long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                    try {  
                        flag.wait();  
                          
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }

这时候再运行，不再报异常，但是线程没有结束是吧，没错，还有线程堵塞，处于wait状态。

原因很简单，我们有三个wait线程，只有一个notify线程，notify线程运行notify方法的时候，是随机通知一个正在等待的线程，所以，现在应该还有两个线程在waiting。

我们只需要将NotifyThread线程类中的flag.notify()方法改成notifyAll()就可以了。notifyAll方法会通知所有正在等待对象控制权的线程。

最终完成版如下：

public class NotifyTest {  
    private String flag[] = { "true" };  
  
    class NotifyThread extends Thread {  
        public NotifyThread(String name) {  
            super(name);  
        }  
  
        public void run() {  
            try {  
                sleep(3000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            synchronized (flag) {  
                flag[0] = "false";  
                flag.notifyAll();  
            }  
        }  
    };  
  
    class WaitThread extends Thread {  
        public WaitThread(String name) {  
            super(name);  
        }  
  
        public void run() {  
            synchronized (flag) {  
                while (flag[0] != "false") {  
                    System.out.println(getName() + " begin waiting!");  
                    long waitTime = System.currentTimeMillis();  
                    try {  
                        flag.wait();  
  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    waitTime = System.currentTimeMillis() - waitTime;  
                    System.out.println("wait time :" + waitTime);  
                }  
                System.out.println(getName() + " end waiting!");  
            }  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        System.out.println("Main Thread Run!");  
        NotifyTest test = new NotifyTest();  
        NotifyThread notifyThread = test.new NotifyThread("notify01");  
        WaitThread waitThread01 = test.new WaitThread("waiter01");  
        WaitThread waitThread02 = test.new WaitThread("waiter02");  
        WaitThread waitThread03 = test.new WaitThread("waiter03");  
        notifyThread.start();  
        waitThread01.start();  
        waitThread02.start();  
        waitThread03.start();  
    }  
  
}

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