图解 Java多线程中的 wait() 和 notify() 方法

一、线程间等待与唤醒机制

wait()和notify()是Object类的方法，用于线程的等待与唤醒，必须搭配synchronized 锁来使用。

多线程并发的场景下，有时需要某些线程先执行，这些线程执行结束后其他线程再继续执行。

比如：一个长跑比赛，裁判员要等跑步运动员冲线了才能宣判比赛结束，那裁判员线程就得等待所有的运动员线程运行结束后，再唤醒这个裁判线程。

二、等待方法wait()

wait 做的事情:

使当前执行代码的线程进行等待. (把线程放到等待队列中)
释放当前的锁
满足一定条件时被唤醒, 重新尝试获取这个锁.

wait 要搭配 synchronized 来使用. 脱离 synchronized 使用 wait 会直接抛出异常.

wait 结束等待的条件:

其他线程调用该对象的 notify 方法.
wait 等待时间超时 (wait 方法提供一个带有 timeout 参数的版本, 来指定等待时间).
其他线程调用该等待线程的 interrupted 方法, 导致 wait 抛出 InterruptedException 异常.

注意事项：

调用wait()方法的前提是首先要获取该对象的锁（synchronize对象锁）
调用wait()方法会释放锁，本线程进入等待队列等待被唤醒，被唤醒后不是立即恢复执行，而是进入阻塞队列，竞争锁

等待方法：

1.痴汉方法，死等，线程进入阻塞态（WAITING）直到有其他线程调用notify方法唤醒

2.等待一段时间，若在该时间内线程被唤醒，则继续执行，若超过相应时间还没有其他线程唤醒此线程，此线程不再等待，恢复执行。

调用wait方法之后：

三、唤醒方法notify()

notify 方法是唤醒等待的线程.

方法notify()也要在同步方法或同步块中调用，该方法是用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其它线程，对其发出通知notify，并使它们重新获取该对象的对象锁。
如果有多个线程等待，则有线程调度器随机挑选出一个呈 wait 状态的线程。(并没有 “先来后到”)
在notify()方法后，当前线程不会马上释放该对象锁，要等到执行notify()方法的线程将程序执行完，也就是退出同步代码块之后才会释放对象锁。

注意事项：

notify():随机唤醒一个处在等待状态的线程。
notifyAll():唤醒所有处在等待状态的线程。

无论是wait还是notify方法，都需要搭配synchronized锁来使用（等待和唤醒，也是需要对象）

四、关于wait和notify内部等待问题（重要）

对于wait和notify方法，其实有一个阻塞队列也有一个等待队列。

阻塞队列表示同一时间只有一个线程能获取到锁，其他线程进入阻塞队列
等待队列表示调用wait （首先此线程要获取到锁，进入等待队列，释放锁）

举个栗子：

现有如下定义的等待线程任务

private static class WaitTask implements Runnable {
        private Object lock;
        public WaitTask(Object lock) {
            this.lock = lock;
        }
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备进入等待状态");
                // 此线程在等待lock对象的notify方法唤醒
                try {
                    lock.wait();
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待结束，本线程继续执行");
            }
        }
    }

然后创建三个等待线程：

由于同一时间只有一个线程（随机调度）能获取到synchronized锁，所以会有两个线程没竞争到锁，从而进入了阻塞队列。

这里假如t2先竞争到了锁，所以先会阻塞t1和t3：

又由于调用wait方法会释放锁，调用wait方法的线程t2就会进入等待队列，直到被notify唤醒或者超时自动唤醒。

然后此时lock对象已经被释放了，所以t1和t3 又可以去竞争这个锁了，就从阻塞队列里面竞争锁。

这里假如t3 竞争到了锁，阻塞队列只剩下t1：

然后t3运行到了wait方法，释放锁，然后进入等待队列：

然后重复这些操作~~，最后t1，t2，t3 都进入了等待队列中，等待notify线程唤醒（这里假设notify要放在这些线程start后的好几秒后，因为notify线程也是和这些线程并发执行的，所以等待队列中的线程随时可能被唤醒）

重点来了：

在等待队列中的线程，被notify唤醒之后，会直接回到阻塞队列去竞争锁！！！而不是直接唤醒~

举个栗子：

拿notifyAll()来举例，假如此时等待队列中有三个线程t1，t2，t3，那么调用notifyAll()会直接把它们三个直接从等待队列中进入到阻塞队列中：

然后再去竞争这个锁，去执行wait之后的代码~~

五、完整代码（仅供测试用）

private static class WaitTask implements Runnable {
        private Object lock;
        public WaitTask(Object lock) {
            this.lock = lock;
        }
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备进入等待状态");
                // 此线程在等待lock对象的notify方法唤醒
                try {
                    lock.wait();
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待结束，本线程继续执行");
            }
        }
    }
    private static class NotifyTask implements Runnable {
        private Object lock;
        public NotifyTask(Object lock) {
            this.lock = lock;
        }
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("准备唤醒");
                // 唤醒所有线程（随机）
                lock.notifyAll();
                System.out.println("唤醒结束");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object lock = new Object();
        Object lock2 = new Object();
        // 创建三个等待线程
        Thread t1 = new Thread(new WaitTask(lock),"t1");
        Thread t2 = new Thread(new WaitTask(lock),"t2");
        Thread t3 = new Thread(new WaitTask(lock),"t3");
       // 创建一个唤醒线程
        Thread notify = new Thread(new NotifyTask(lock2),"notify线程");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        ;
        Thread.sleep(100);
        notify.start();
        // 当前正在执行的线程数
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println(Thread.activeCount() - 1);
    }