Java 中怎么通过监视器对象实现线程间的等待与通知

雨宇小哥_9689

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2026-10-01

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java中wait()、notify()、notifyall()必须在synchronized块中调用同一对象锁,wait()释放锁并进入waiting状态,需while循环防虚假唤醒,notify()随机唤醒一个线程,notifyall()唤醒所有等待线程更安全。

java 中怎么通过监视器对象实现线程间的等待与通知

Java 中通过监视器对象(即任意对象的内置锁)实现线程间等待与通知,核心是使用 wait()、notify() 和 notifyAll() 这三个方法。它们必须在 synchronized 同步块或同步方法中调用,且操作的是同一个对象的监视器。

wait()、notify() 必须配合 synchronized 使用

每个 Java 对象都有一个与之关联的监视器(monitor),只有获取了该对象的锁(即进入 synchronized 块),才能调用其 wait()/notify() 方法。否则会抛出 IllegalMonitorStateException。

  • synchronized(obj) { obj.wait(); } ✅ 正确:先获得 obj 的锁,再调用 wait
  • obj.wait(); ❌ 错误:未持有锁,运行时报异常
  • synchronized(obj) { otherObj.notify(); } ❌ 错误:notify 调用在 obj 上,但锁的是 obj,而 otherObj 未被锁定

wait() 会释放锁并让线程进入 WAITING 状态

调用 wait() 后,当前线程会立即释放它持有的监视器锁,并暂停执行,进入该对象的等待队列(wait set)。直到其他线程调用同一对象的 notify() 或 notifyAll(),且该线程被选中唤醒,才会重新竞争锁;获得锁后才从 wait() 返回(注意:不是立刻执行,而是重新进入 synchronized 块继续执行)。

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  • wait() 不是“睡一觉就醒”,而是依赖其他线程显式通知
  • 被 notify 唤醒的线程需重新获取锁,可能因锁被占用而阻塞(进入 BLOCKED 状态)
  • 推荐始终用 while 循环检查条件,避免虚假唤醒(spurious wakeup)

notify() 与 notifyAll() 的区别很关键

notify() 随机唤醒等待队列中的一个线程;notifyAll() 唤醒所有等待该对象的线程。实际开发中,除非能确保只有一个线程在等待,否则应优先使用 notifyAll()。

  • 用 notify() 可能导致唤醒错的线程(比如生产者唤醒了另一个生产者),造成死锁或逻辑错误
  • 典型场景如生产者-消费者:多个消费者都在 wait,notify() 可能只唤醒一个,但若它发现缓冲区仍为空(因竞争或条件未满足),就会再次 wait —— 其他消费者永远没机会执行
  • notifyAll() 虽开销略大,但语义更安全,条件判断 + 循环 wait 可自然过滤不满足条件的线程

标准写法:循环检查条件 + try-catch 包裹 wait

正确模式如下(以阻塞队列的 take 操作为例):

synchronized (lock) {
    while (queue.isEmpty()) {
        try {
            lock.wait(); // 释放 lock,等待通知
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            return; // 或抛出 RuntimeException
        }
    }
    return queue.remove();
}
  • 用 while 而非 if:防止虚假唤醒或通知后条件已变
  • 捕获 InterruptedException 并恢复中断状态,符合线程协作规范
  • 通知方(如 put)也需在 synchronized(lock) 内调用 lock.notifyAll()

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