Java中的wait()和notify()

一、基本概念

在Java中，任何一個Object對象都有兩個重要的方法：wait()和notify()。這兩個方法被用來實現線程控制和線程之間的通信。wait()方法使當前的線程等待，直到另一個線程調用該對象的notify()方法或notifyAll()方法，從而喚醒該線程；而notify()方法則是喚醒在該對象上等待的線程之一，當有多個線程等待該對象時，notify()方法只會喚醒其中的一個線程。

這裡需要注意的是，wait()和notify()方法必須在一個synchronized塊或者synchronized方法中調用，否則會拋出IllegalMonitorStateException異常。

二、wait()的使用

wait()方法用於使當前線程進入等待狀態，並且釋放該對象的鎖。

public synchronized void add(Object obj) {
    while (isFull()) {
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // add the object to the buffer
    notifyAll();
}

如上面的代碼所示，如果隊列已滿，那麼線程就會進入等待狀態。在等待過程中，線程會釋放該對象的鎖，其他線程可以獲取該鎖並操作該隊列。當其他線程向隊列中添加元素時，會調用notifyAll()方法來喚醒處於等待狀態的線程。

需要注意的是，調用wait()方法後，線程會一直處於等待狀態，直到有其他線程調用notify()或notifyAll()方法才會被喚醒。如果沒有其他線程調用相應的方法，那麼該線程就會一直處於等待狀態，這將導致死鎖。

三、notify()的使用

notify()方法用於喚醒在該對象上等待的線程之一，並且不會釋放該對象的鎖。

public synchronized Object remove() {
    while (isEmpty()) {
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // remove an object from the buffer
    notifyAll();
    return obj;
}

如上面的代碼所示，如果隊列為空，線程就會進入等待狀態，直到有其他線程向隊列中添加元素時，會調用notifyAll()方法來喚醒處於等待狀態的線程。

需要注意的是，調用notify()方法後，只會喚醒等待隊列中的一個線程，而不是喚醒所有的線程。如果有多個線程等待該對象，那麼喚醒哪個線程是不確定的。

四、wait()和notify()的注意點

1、wait()和notify()必須在synchronized塊或者synchronized方法中調用。

2、wait()方法會使當前線程進入等待狀態，並且釋放該對象的鎖；notify()方法會喚醒在該對象上等待的線程之一，並且不會釋放該對象的鎖。

3、調用wait()方法後，線程會一直處於等待狀態，直到有其他線程調用相應的方法才會被喚醒；調用notify()方法後，只會喚醒等待隊列中的一個線程，而不是喚醒所有的線程。

4、為了避免死鎖，需要在程序中使用notifyAll()方法來喚醒處於等待狀態的所有線程。

五、代碼示例

public class Buffer {
    private Object[] buffer;
    private int start = 0;
    private int end = 0;
    private int count = 0;

    public Buffer(int size) {
        buffer = new Object[size];
    }

    public synchronized void add(Object obj) {
        while (isFull()) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        buffer[end] = obj;
        end = (end + 1) % buffer.length;
        count++;
        notifyAll();
    }

    public synchronized Object remove() {
        while (isEmpty()) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        Object obj = buffer[start];
        start = (start + 1) % buffer.length;
        count--;
        notifyAll();
        return obj;
    }

    private boolean isEmpty() {
        return count == 0;
    }

    private boolean isFull() {
        return count == buffer.length;
    }
}

上面的代碼演示了一個生產者-消費者模型，使用wait()和notify()方法實現了線程之間的通信。

在該模型中，Buffer是一個循環隊列，當隊列已滿時，生產者線程會調用wait()方法進入等待狀態，直到有其他線程調用notify()或notifyAll()方法來喚醒它。當隊列為空時，消費者線程會調用wait()方法進入等待狀態，直到有其他線程調用notify()或notifyAll()方法來喚醒它。