深入理解Java中的wait和notify：執行緒同步機制解析

Java中的執行緒同步：解析wait和notify方法的工作原理

在Java多執行緒程式設計中，執行緒之間的同步是一種非常重要的概念。在實際開發中，我們經常需要控制多個執行緒之間的執行順序和資源存取。為了實現執行緒的同步，Java提供了wait和notify方法。

wait和notify方法是Object類別中的兩個方法，它們使用了java中的監視器（monitor）機制來實現執行緒之間的協調和通訊。當一個執行緒在等待某個條件的時候，它可以呼叫物件的wait方法，這個執行緒就會進入等待狀態，同時釋放掉物件的鎖。而當其他線程改變了物件的狀態時，可以呼叫物件的notify方法來通知等待的線程，讓它重新競爭以取得鎖定並繼續執行。

wait和notify方法的工作原理主要有以下幾點：

1. wait方法的作用是讓目前執行緒進入等待狀態，直到滿足某個條件。在呼叫wait方法之前，執行緒必須先取得到物件的鎖，如果沒有取得到，則會拋出IllegalMonitorStateException例外。一旦執行緒進入等待狀態，它會釋放掉物件的鎖，並進入等待佇列。只有當其他執行緒呼叫對應物件的notify方法，或notifyAll方法時，等待執行緒才能被喚醒。
2. notify方法的作用是喚醒等待佇列中的一個線程，讓它可以重新競爭以取得鎖定並繼續執行。如果有多個執行緒在等待佇列中，那麼哪個執行緒被喚醒是不確定的，取決於作業系統的調度策略。要注意的是，notify方法只會喚醒一個線程，而notifyAll方法會喚醒所有等待的線程。

下面給出一個範例程式碼來示範wait和notify方法的使用：

public class WaitNotifyDemo {
    private static final Object lock = new Object();
    private static boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread waitThread = new Thread(new WaitTask());
        Thread notifyThread = new Thread(new NotifyTask());

        waitThread.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        notifyThread.start();
    }

    static class WaitTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                while (!flag) {
                    try {
                        System.out.println("等待线程进入等待状态");
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("等待线程被唤醒，继续执行");
            }
        }
    }

    static class NotifyTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("通知线程唤醒等待线程");
                lock.notify();
                flag = true;
            }
        }
    }
}

在上面的範例中，waitThread首先開始執行，當它嘗試進入同步區塊時，由於flag的初始值為false，所以它會呼叫wait方法進入等待狀態。然後notifyThread啟動並睡眠2秒後，它獲得了鎖，並將flag的值設為true，並呼叫notify方法喚醒等待執行緒。最終，waitThread被喚醒，從wait方法後的地方繼續執行。

透過此範例，我們可以更好地理解wait和notify方法的工作原理。它們是執行緒之間實現同步和通訊的重要工具，有效地解決了執行緒之間的競爭和資源存取問題。在實際應用中，合理使用wait和notify方法可以確保多個執行緒之間的協作順利進行。

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