清晰解题： 为什么wait()和notify()或notifyaAll()需要搭配synchonized关键字使用

本文主要参考

Oracle官方文档Guarded Block

Why wait(), notify(), notifyAll() must be called inside a synchronized method/block?

理解此问题先修知识：

• Synchnozied 的含义：

  • Java中每一个对象都可以成为一个监视器（Monitor）, 该Monitor由一个锁（lock）, 一个等待队列（waiting queue ）, 一个入口队列( entry queue).
  • 对于一个对象的方法， 如果没有synchonized关键字， 该方法可以被任意数量的线程，在任意时刻调用。
  • 对于添加了synchronized关键字的方法，任意时刻只能被唯一的一个获得了对象实例锁的线程调用。
  • synchonized用于实现多线程的同步操作

• wait（）功用

  • wait(), notify(), notifyAll() 和 synchonized 需要搭配使用， 用于线程同步
  • wait()总是在一个循环中被调用，挂起当前线程来等待一个条件的成立。 Wait调用会一直等到其他线程调用notifyAll（）时才返回。
  • 当一个线程在执行synchronized 的方法内部，调用了wait()后， 该线程会释放该对象的锁， 然后该线程会被添加到该对象的等待队列中（waiting queue）, 只要该线程在等待队列中， 就会一直处于闲置状态， 不会被调度执行。 要注意wait()方法会强迫线程先进行释放锁操作，所以在调用wait时， 该线程必须已经获得锁，否则会抛出异常。由于wait()在synchonized的方法内部被执行， 锁一定已经获得， 就不会抛出异常了。

• notify（）的功用

  • wait(), notify(), notifyAll() 和 synchonized 需要搭配使用， 用于线程同步
  • 当一个线程调用一个对象的notify（）方法时， 调度器会从所有处于该对象等待队列（waiting queue）的线程中取出任意一个线程， 将其添加到入口队列( entry queue) 中. 然后在入口队列中的多个线程就会竞争对象的锁， 得到锁的线程就可以继续执行。 如果等待队列中（waiting queue）没有线程， notify（）方法不会产生任何作用
  • notifyAll() 和notify()工作机制一样， 区别在于notifyAll()会将等待队列（waiting queue）中所有的线程都添加到入口队列中（entry queue）

  • 注意notifyAll()比notify()更加常用， 因为notify（）方法只会唤起一个线程， 且无法指定唤醒哪一个线程，所以只有在多个执行相同任务的线程在并发运行时， 我们不关心哪一个线程被唤醒时，才会使用notify()

  • 需要wait和notify的场景（错误的示例）：

public void guardedJoy() {    // Simple loop guard. Wastes    // processor time. Don't do this!    while(!condition) {}    System.out.println("Joy has been achieved!");}

 - 正确用法：

public synchronized void guardedJoy() {     while(!condition) {                try {                    wait();                } catch (InterruptedException e) {}        }        System.out.println("condition has been achieved!");}

    public synchronized notifyJoy() {        joy = true;        notifyAll();    }

为什么wait()和notify()或notifyAll()需要搭配synchonized关键字使用

• 假如wait（）和notify（）不搭配synchonized的关键字， 假如有一个读线程（消费者）调用wait（）后， 该线程处于正在被放置到等待队列过程中， 就在这时，调度器调度了写线程（生产者）执行了notify（）的方法， 调度器会去查看等待队列中是否有线程等待被唤醒， 结果由于读线程还未被放入等待队列， 导致了读线程错过了这个notify方法， 有可能陷入无限的等待中