前言

關(guān)于wait/notify/notifyall有2個(gè)經(jīng)典的面試：

• notify和notifyall有什么區(qū)別在抛？
• 為什么wait方法要寫(xiě)在while循環(huán)里面而不是if呢？

帶著這2個(gè)問(wèn)題娇唯，我們來(lái)學(xué)習(xí)下synchronized提供的等待通知機(jī)制。

1拂铡、你要知道的基本知識(shí)

• wait/notify/notifyall都是存在與Object類里面的方法熏瞄。

ps：為什么要存在Object里面而不是Thread里面呢？趕緊看下這篇吧（<u>大徹大悟synchronized原理也搓，鎖的升級(jí)</u>）赏廓，從底層了解其原因。

• wait方法：wait方法只是無(wú)參和帶超時(shí)時(shí)間2種方法傍妒，調(diào)用wait方法的的線程會(huì)進(jìn)入waiting或timed_waiting狀態(tài)幔摸；
• notify方法：調(diào)用notify方法的線程，會(huì)喚醒一個(gè)處于waiting狀態(tài)的線程颤练；
• notifyall方法：調(diào)用notify方法的線程既忆，會(huì)喚醒所有處于waiting狀態(tài)的線程；

有一個(gè)前提嗦玖，就是wait/notify/notifyall方法必須在獲取到synchronized資源鎖的情況下患雇，才能調(diào)用，也就是wait/notify/notifyall必須在synchronized代碼塊里面宇挫。

使用wait/notify/notifyal有個(gè)經(jīng)典的范式苛吱，這便是上面的第二個(gè)問(wèn)題。

  while(條件不滿足) {
    wait();
  }

2器瘪、典型的生產(chǎn)者消費(fèi)者模式的樣例

現(xiàn)在我們寫(xiě)個(gè)典型的生產(chǎn)者消費(fèi)者模式的樣例：

• 有2個(gè)生產(chǎn)者翠储，當(dāng)list不滿的情況下绘雁，往list里面添加數(shù)據(jù)，當(dāng)list滿的情況下調(diào)用wait方法援所。每添加一條數(shù)據(jù)庐舟，就調(diào)用notifyAll()方法。
• 2個(gè)消費(fèi)者住拭，當(dāng)list不為空的情況下挪略，消費(fèi)list里面的第一個(gè)元素，并且調(diào)用notifyAll()方法滔岳。
• 為了效果杠娱，我讓每個(gè)生產(chǎn)者只生產(chǎn)了3條數(shù)據(jù)，消費(fèi)者一直在消費(fèi)澈蟆，最終都進(jìn)入waiting狀態(tài)墨辛。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;

public class WaitNotifyTest {
    private List<String> list = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        WaitNotifyTest waitNotifyTest = new WaitNotifyTest();
        Thread producer1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                waitNotifyTest.produce();
            }
        });
        producer1.setName("生產(chǎn)者1號(hào)");
        Thread producer2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                waitNotifyTest.produce();
            }
        });
        producer2.setName("生產(chǎn)者2號(hào)");

        Thread consumer1 = new Thread(() -> {
            while (true) waitNotifyTest.consume();
        });
        consumer1.setName("消費(fèi)者1號(hào)");
        Thread consumer2 = new Thread(() -> {
            while (true) waitNotifyTest.consume();
        });
        consumer2.setName("消費(fèi)者2號(hào)");

        producer1.start();
        producer2.start();
        consumer1.start();
        consumer2.start();
    }

    private void produce() {
        synchronized (this) {
            while (listIsFull()) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進(jìn)入等待池");
                    wait();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被喚醒了");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            String value = UUID.randomUUID().toString();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)了一條消息:" + value);
            list.add(value);
            notifyAll();
        }
    }

    private void consume() {
        synchronized (this) {
            while (listIsEmpty()) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進(jìn)入等待池");
                    wait();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被喚醒了");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費(fèi)了一條消息:" + list.get(0));
            list.remove(0);
            notifyAll();
        }
    }

    private boolean listIsFull() {
        return list.size() == 1;
    }

    private boolean listIsEmpty() {
        return list.size() == 0;
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：

生產(chǎn)者1號(hào)生產(chǎn)了一條消息:85158920-3784-4c5f-9c2a-2961aea75086
消費(fèi)者2號(hào)消費(fèi)了一條消息:85158920-3784-4c5f-9c2a-2961aea75086
消費(fèi)者2號(hào)進(jìn)入等待池
生產(chǎn)者2號(hào)生產(chǎn)了一條消息:3caf8352-28d3-44f6-8a7f-5ecf7356e903
生產(chǎn)者2號(hào)進(jìn)入等待池
消費(fèi)者1號(hào)消費(fèi)了一條消息:3caf8352-28d3-44f6-8a7f-5ecf7356e903
消費(fèi)者1號(hào)進(jìn)入等待池
生產(chǎn)者2號(hào)被喚醒了
生產(chǎn)者2號(hào)生產(chǎn)了一條消息:b8764c83-8b42-4527-a953-4424e1103111
生產(chǎn)者2號(hào)進(jìn)入等待池
消費(fèi)者2號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者2號(hào)消費(fèi)了一條消息:b8764c83-8b42-4527-a953-4424e1103111
消費(fèi)者2號(hào)進(jìn)入等待池
生產(chǎn)者1號(hào)生產(chǎn)了一條消息:32228e02-d7f1-4866-83c7-d3fcfb6a51b4
生產(chǎn)者1號(hào)進(jìn)入等待池
消費(fèi)者2號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者2號(hào)消費(fèi)了一條消息:32228e02-d7f1-4866-83c7-d3fcfb6a51b4
消費(fèi)者2號(hào)進(jìn)入等待池
生產(chǎn)者2號(hào)被喚醒了
生產(chǎn)者2號(hào)生產(chǎn)了一條消息:3af2d730-7bf3-4a26-8a96-f6f3f30fc39a
消費(fèi)者1號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者1號(hào)消費(fèi)了一條消息:3af2d730-7bf3-4a26-8a96-f6f3f30fc39a
消費(fèi)者1號(hào)進(jìn)入等待池
消費(fèi)者2號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者2號(hào)進(jìn)入等待池
生產(chǎn)者1號(hào)被喚醒了
生產(chǎn)者1號(hào)生產(chǎn)了一條消息:0867b9ae-de1a-486b-b0b0-e56c6b10a49b
消費(fèi)者2號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者2號(hào)消費(fèi)了一條消息:0867b9ae-de1a-486b-b0b0-e56c6b10a49b
消費(fèi)者2號(hào)進(jìn)入等待池
消費(fèi)者1號(hào)被喚醒了
消費(fèi)者1號(hào)進(jìn)入等待池

3、notify和notifyAll有什么區(qū)別

最簡(jiǎn)單的回答就是：notify只喚醒一個(gè)waiting狀態(tài)的線程趴俘，notifyAll喚醒所有waiting狀態(tài)的線程睹簇。

但是要徹底弄清楚它們的區(qū)別，還是要從synchronized的底層說(shuō)起寥闪√荩看過(guò)這篇文章的顯然已經(jīng)知道答案了。
[圖片上傳失敗...(image-2d12eb-1605322860624)]

我這里再整理下疲憋。

• synchronized維護(hù)的對(duì)象鎖有2個(gè)隊(duì)列凿渊，一個(gè)_EntryList，一個(gè)_WaitSet缚柳。
• 加鎖時(shí)埃脏，線程獲取到鎖進(jìn)入臨界區(qū)（_owner），若線程獲取不到鎖秋忙，便加入_EntryList彩掐，進(jìn)入blocked阻塞狀態(tài)。
• 線程獲取到鎖后灰追，調(diào)用wait方法堵幽，被加入_WaitSet隊(duì)列，進(jìn)入waiting狀態(tài)弹澎，然后等待喚醒朴下。當(dāng)線程被喚醒的時(shí)候，被喚醒的線程需要再次獲取對(duì)象鎖苦蒿。
• 喚醒線程殴胧，我們可以調(diào)用notify和notifyAll方法，notify只是隨機(jī)的喚醒一個(gè)_WaitSet中的線程佩迟。notifyAll會(huì)喚醒所有處于_WaitSet中的線程溃肪。
• 不管喚醒一個(gè)線程免胃，還是喚醒多個(gè)線程，最終獲得對(duì)象鎖的惫撰，只有一個(gè)線程。如果_EntryList同時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)鎖資源的線程躺涝，那么被喚醒的線程還需要和_EntryList中的線程一起競(jìng)爭(zhēng)鎖資源厨钻。但是JVM保證最終只會(huì)讓一個(gè)線程獲取到鎖。

那如果只喚醒一個(gè)線程會(huì)有什么問(wèn)題呢坚嗜？
拿上面的生產(chǎn)者消費(fèi)者舉個(gè)例子：

• 當(dāng)list為空時(shí)夯膀，消費(fèi)者consumer1、consumer2都會(huì)處于waiting狀態(tài)
• 生產(chǎn)者producer1和生產(chǎn)者producer2競(jìng)爭(zhēng)鎖苍蔬，生產(chǎn)者producer1先拿到鎖诱建，生產(chǎn)一條數(shù)據(jù)，調(diào)用notify(假設(shè)喚醒的是消費(fèi)者consumer1）碟绑，然后producer1進(jìn)入阻塞blocked狀態(tài)俺猿，并釋放鎖；
• 消費(fèi)者consumer1被喚醒后格仲，有三個(gè)線程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)鎖（producer1押袍、producer2、consumer1）凯肋，假設(shè)producer2獲得鎖谊惭，producer2發(fā)現(xiàn)list滿了，然后進(jìn)入waiting狀態(tài)侮东，并釋放鎖圈盔；
• 鎖被釋放后，有兩個(gè)個(gè)線程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)鎖（producer1悄雅、consumer1）驱敲，假設(shè)consumer1獲取到鎖，consumer1消費(fèi)消息煤伟，然后調(diào)用notify（此時(shí)consumer2和生產(chǎn)者producer2處于waiting）癌佩；
  問(wèn)題就出在這里：
  假設(shè)喚醒的是生產(chǎn)者producer2，沒(méi)有問(wèn)題便锨；
  假設(shè)喚醒的是消費(fèi)者consumer2围辙，那consumer2會(huì)發(fā)現(xiàn)list任然為空，繼續(xù)進(jìn)入waiting狀態(tài)放案。但是呢姚建，恰好之前進(jìn)入阻塞狀態(tài)的producer1已經(jīng)下線（在這個(gè)例子中就是生產(chǎn)了3條數(shù)據(jù)）。這樣就出現(xiàn)了死鎖了(producer2和consumer2都處于waiting狀態(tài)吱殉，消費(fèi)者consumer1在獲取到鎖后也會(huì)進(jìn)入wait狀態(tài)）

所以說(shuō)掸冤，使用notify某些希望被喚醒的線程厘托，永遠(yuǎn)得不到喚醒，獲取不到鎖資源稿湿，導(dǎo)致死鎖铅匹。

綜上所述：我們盡量使用notifyAll而不是notify。除非你經(jīng)過(guò)深思熟慮饺藤，且明確知道喚醒的就你希望的線程（比如上例中只有一個(gè)生產(chǎn)者一個(gè)消費(fèi)者）

4包斑、為什么wait方法要寫(xiě)在while循環(huán)里面而不是if呢

再來(lái)看下第二個(gè)問(wèn)題：為什么wait方法要寫(xiě)在while循環(huán)里面而不是if呢？

private void produce() {
    synchronized (this) {
        while (listIsFull()) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進(jìn)入等待池");
                wait();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被喚醒了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        String value = UUID.randomUUID().toString();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)了一條消息:" + value);
        list.add(value);
        notifyAll();
    }
}

明確這2點(diǎn)：

• 線程被喚醒之后涕俗，代碼是緊接著執(zhí)行wait后面的代碼(從上面的執(zhí)行結(jié)果可以看出）罗丰；
• 進(jìn)入waiting狀態(tài)的線程被喚醒的條件是“條件滿足”，對(duì)應(yīng)到下面的例子就是隊(duì)列不滿再姑。
  被喚醒的線程需要和其他線程競(jìng)爭(zhēng)鎖資源(最終只有一個(gè)線程獲取到）萌抵，那么當(dāng)被喚醒的線程獲得鎖資源的時(shí)候，之前的條件可能又不滿足了元镀。
  如果while改成if绍填，那么被喚醒的線程繼續(xù)執(zhí)行（默認(rèn)條件任然滿足），這明顯會(huì)導(dǎo)致并發(fā)問(wèn)題凹联，比如超額生產(chǎn)沐兰、消費(fèi)。

5蔽挠、總結(jié)

以后遇到同樣的問(wèn)題知道怎么回答了吧住闯！

ps：一天一個(gè)IDEA小技巧
快捷鍵[Alt+7]可以打開(kāi)當(dāng)前類的架構(gòu)圖（Structure），可以快速查看類澳淑、方法比原、字段等。這樣可以提升工作效率哦杠巡，不要用鼠標(biāo)滾動(dòng)查找啦Ａ烤健！氢拥！

例：

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