Java中的notifyAll方法簡介

1、介紹

在Java多線程編程中，一個線程可能要等待其他線程的某些操作，才能繼續執行。如果使用wait和notify進行線程間通信，則可以實現線程的等待和喚醒。wait方法使當前線程等待，而notify方法則可以隨機喚醒一個等待該對象的線程。但是，使用notify可能會產生虛假喚醒（spurious wakeup），即線程在未被notify的情況下，也會被喚醒。此時，就要使用notifyAll，它會喚醒所有等待該對象的線程。

2、正文

一、notify和notifyAll的區別

notifyAll方法會喚醒所有等待該對象的線程，而notify只會喚醒其中一個線程。如果喚醒的線程不是想要的線程，則需要再次等待，而這會浪費時間和資源。因此，在多線程編程中，應該儘可能使用notifyAll方法。

二、notifyAll的使用方法

在使用notifyAll方法時，需要注意以下幾個方面：

1、使用notifyAll方法需要獲取對象的鎖

在調用notifyAll方法之前，必須先獲取對象的鎖，否則會拋出IllegalMonitorStateException異常。例如：

synchronized(object){
    // ...
    object.notifyAll();
}

2、notifyAll方法喚醒的線程需要競爭鎖

當線程通過notifyAll方法醒來時，需要競爭對象的鎖才能繼續執行。因此，在喚醒線程之前，應該先釋放對象的鎖。例如：

synchronized(object){
    // ...
    object.notifyAll();
}
// 當前線程釋放鎖

3、wait和notifyAll方法要在synchronized代碼塊中使用

wait和notifyAll方法需要在synchronized代碼塊中使用，因為要獲取對象的鎖。如果不在synchronized代碼塊中使用，會拋出IllegalMonitorStateException異常。例如：

synchronized(object){
    // ...
    object.wait();
}

三、notifyAll的實現原理

使用wait和notifyAll方法時，操作系統會對每個對象（object）維護一個wait set和一個entry set。

wait set中包含了所有等待該對象的線程，而entry set則包含了該對象正在佔用的線程。當一個線程調用對象的wait方法時，它會被加入到該對象的wait set中，並釋放對象的鎖。當另一個線程調用對象的notify或notifyAll方法時，它會從該對象的wait set中選擇一個等待時間最長的線程，將其從wait set中移除，並加入到entry set中，從而使其競爭對象的鎖。

使用notify方法時，操作系統會隨機選擇一個等待該對象的線程，將其從wait set中移到entry set中。但是，在某些情況下，會出現虛假喚醒的情況。例如，操作系統可能會在不經意的時候喚醒所有等待該對象的線程，而這些線程並沒有收到notify的通知。這種情況下，notifyAll方法就能夠避免虛假喚醒的問題，因為它會喚醒所有等待該對象的線程。

3、代碼示例

下面是一個使用notifyAll方法的示例代碼：

public class WaitNotify {
    public static void main(String[] args) {
        final Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    System.out.println("Thread 1 starts waiting");
                    lock.wait();
                    System.out.println("Thread 1 is awakened");
                } catch(InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    System.out.println("Thread 2 starts waiting");
                    lock.wait();
                    System.out.println("Thread 2 is awakened");
                } catch(InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread t3 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("Thread 3 starts notifying");
                lock.notifyAll();
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t3.start();
    }
}

運行結果：

Thread 1 starts waiting
Thread 2 starts waiting
Thread 3 starts notifying
Thread 2 is awakened
Thread 1 is awakened

總結

在Java多線程編程中，notifyAll方法是實現線程間通信的重要方式之一。在使用notifyAll方法時，需要注意鎖的獲取和釋放、wait和notifyAll方法的使用等方面，以避免出現問題。同時，notifyAll方法在遇到虛假喚醒問題時也能夠提供一種有效的解決方案。