Java 对象监视器中 wait 和 notify 怎么实现线程通信

星辰君_4023

星辰君_4023

2026-10-15

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wait()和notify()必须在synchronized块中调用,否则抛illegalmonitorstateexception;wait()释放锁并进入等待队列,notify()随机唤醒一个线程使其竞争锁,需用while循环重检条件以防虚假唤醒。

java 对象监视器中 wait 和 notify 怎么实现线程通信

Java 对象监视器中的 wait() 和 notify() 是基于内置锁(即 synchronized 锁)实现线程间协作的核心机制,它们本身不直接“通信”,而是通过共享对象的监视器状态变化来协调线程执行顺序。

wait() 和 notify() 必须在 synchronized 块中调用

这是强制要求,否则会抛出 IllegalMonitorStateException。因为只有持有对象锁的线程,才有权操作该对象的等待队列。

  • wait() 会让当前线程释放锁、进入对象的等待队列,并暂停执行,直到被唤醒或中断
  • notify() 从该对象的等待队列中随机唤醒一个线程(不保证公平性),被唤醒的线程需重新竞争锁,获得锁后才能继续执行
  • notifyAll() 唤醒所有等待线程,适用于多个线程等待不同条件的场景(如生产者-消费者中多个消费者都在等数据)

典型协作模式:检查条件 + 循环等待

不能用 if 判断条件后直接 wait(),必须用 while 循环重检。因为存在虚假唤醒(spurious wakeup)和条件变更竞争问题。

例如实现一个简单阻塞队列的取元素逻辑:

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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synchronized (queue) {
    while (queue.isEmpty()) {
        queue.wait(); // 释放锁,进入等待
    }
    return queue.remove();
}

对应地,插入元素后应通知:

synchronized (queue) {
    queue.add(item);
    queue.notify(); // 或 notifyAll()
}

底层依赖 JVM 的对象监视器(Object Monitor)

每个 Java 对象都有一个关联的监视器,由 JVM 管理。synchronized 进入时尝试获取监视器锁;wait() 会把线程放入该监视器的等待集合(WaitSet),并标记为 WAITING 状态;notify() 将一个线程从 WaitSet 移到同步队列(EntryList),使其参与锁竞争。

注意:wait() 返回前一定会重新获取锁 —— 这是原子过程,无需手动加锁。

常见误用与注意事项

  • 不要用字符串常量或全局共享对象(如 "lock")作为 wait/notify 的锁,容易引发意外唤醒或死锁
  • 避免在循环中频繁调用 notify() 而不检查实际条件是否满足,可能造成无效唤醒
  • wait(long timeout) 可设超时,防止无限等待;但超时返回后仍需检查条件是否成立
  • JUC 中的 Condition 是更灵活的替代方案(支持多等待队列、精确唤醒),但底层原理仍类似

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