Java 中怎么使用 wait 和 notify 实现线程间通信

星强小哥_2425

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2026-10-15

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原创

wait()和notify()是object类提供的协作式线程通信方法,必须在synchronized块中调用,需遵循锁持有、while循环判条件、notify/notifyall合理选择三原则。

java 中怎么使用 wait 和 notify 实现线程间通信

在 Java 中,wait() 和 notify() 是 Object 类提供的方法,用于实现线程间的**协作式通信**,常用于生产者-消费者、任务等待-唤醒等场景。它们必须在 synchronized 同步块或同步方法中调用,否则会抛出 IllegalMonitorStateException。

核心规则必须遵守

使用前务必理解以下三点,否则极易出错:

  • 只能在 synchronized 持有锁的对象上调用:比如 obj.wait() 要求当前线程已获得 obj 的 monitor 锁(即在 synchronized(obj) { ... } 内);
  • wait() 会释放锁并进入等待队列,直到被 notify() 或 notifyAll() 唤醒,且被唤醒后需重新竞争锁才能继续执行;
  • 永远用 while 循环检查条件,而不是 if:防止虚假唤醒(spurious wakeup)或唤醒后条件已失效。

典型示例:生产者-消费者模型

以一个容量为 1 的共享缓冲区为例:

OpenJDK 24
OpenJDK 24

OpenJDK 24 Windows x64 官方参考实现(24+36),适合 Windows 环境进行 Java 开发、编译、运行和版本兼容性验证。

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class Buffer {
    private String data = null;

    public void produce(String item) throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (data != null) {  // 缓冲区满,等待消费
                this.wait();
            }
            data = item;
            System.out.println("Produced: " + item);
            this.notify(); // 唤醒可能等待的消费者
        }
    }

    public String consume() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (data == null) {  // 缓冲区空,等待生产
                this.wait();
            }
            String item = data;
            data = null;
            System.out.println("Consumed: " + item);
            this.notify(); // 唤醒可能等待的生产者
            return item;
        }
    }
}

注意:notify() 只唤醒一个等待线程(不保证是哪一个是生产者还是消费者),若需确保所有相关线程都被考虑,应使用 notifyAll() —— 尤其在多个同类线程共存时更安全。

常见陷阱与避坑建议

  • 不要在静态方法中直接用 this.wait():静态上下文没有实例 this,应显式使用类锁,如 synchronized(Buffer.class) { ... };
  • 避免 notify() 后立即释放锁导致竞争漏洞:JVM 保证唤醒发生在锁释放前,但逻辑上仍建议唤醒后尽快退出同步块;
  • wait(long timeout) 更可控:带超时的 wait 可防止无限等待,适用于需要兜底处理的场景(如网络响应等待);
  • 优先考虑高阶工具:实际开发中推荐使用 java.util.concurrent 包下的 BlockingQueue、CountDownLatch、Condition 等,它们更安全、语义更清晰、支持中断。

替代方案提醒:Condition 更灵活

如果要用显式锁(ReentrantLock),可搭配 Condition 实现类似功能,还能支持多个等待队列:

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition notFull = lock.newCondition();
Condition notEmpty = lock.newCondition();

// 生产者中:
lock.lock();
try {
    while (isFull()) notFull.await();
    // 生产...
    notEmpty.signal();
} finally {
    lock.unlock();
}

这种方式比原始 wait/notify 更精准、可读性更好,也支持中断。

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