Object对象详解（四）之wait与notify/notifyAll

在Java1.5之前，进程之间协作只能通过synchronized+wait/notify，1.5后加入了J.U.C，虽然多了很多选择，但是还是有必要学习一下。

语义：

wait：释放当前线程占有的对象锁，并进入该对象的等待队列，直到别的线程调用该对象的notify/notifyAll方法。

notify:唤醒该对象的等待队列中的一个线程（根据不同的虚拟机，唤醒线程的规则也不一样），把它加入到就绪队列。

先看下源码：

public final native void notify();

public final native void notifyAll();

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {
if (timeout < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}

if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
throw new IllegalArgumentException(
"nanosecond timeout value out of range");
}

if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && timeout == 0)) {
timeout++;
}

wait(timeout);
}

我们知道，线程的状态有新建，就绪，运行，阻塞，死亡这几种，它们的转化关系如下图：



当线程在执行过程中，遇到了wait，那么就进入阻塞状态，知道有别的线程调用notify、notifyAll，再转入就绪态等待CPU调用，进入运行态。

2.wait与sleep的区别

相同点： 1）它们都能使当前线程阻塞，并可设置阻塞时间

2）它们都会抛出InterruptedException异常；（补充： wait抛出异常的情况： 当当前线程正在等待被唤醒的过程中，被打断；sleep抛出异常的情况：如果有其他线程打断当前线程抛出）

不同点： 1）wait是Object的native方法，而sleep是Thread的静态方法；

2）被wait的线程需要其他线程调用notify/notifyAll帮助唤醒，而sleep只需阻塞指定时间即可从进入就绪态；

3）wait调用后，会释放掉当前线程占用的对象锁，而sleep不会；

4）wait需要在同步块或者同步方法内被调用（不同点3），否则会抛出IllegalMonitorStateException，而sleep则不需要；

3.wait/notify机制（线程间协作——参考http://www.ticmy.com/?p=219）

经典的“生产者、消费者”问题：有一个生产者在不停的生产产品，并放在仓库里面供多个消费者来获取。当仓库满了后，生产者将停止生产产品，直到有消费者拿走产品，当然，仓库里没有产品时，消费者也不能获取产品。

从这个问题中可以提取出一些关键变量：

状态变量（State Variable）

当线程需要wait的时候，总是因为一些状态不满足导致的。如往BlockingQueue里加元素队列已满的时候。当状态满足的时候，程序就可以执行下去。

条件断言（Condition Predicate）

当线程确定是否进入wait或者从notify中醒来的时候是否继续往下执行，大都要测试状态条件是否满足，如往BlockingQueue里加元素队列已满，于是阻塞，后续其它线程从队列里取走了元素，就通知在等待的线程“队列不是满的了，可以往里加东西了”，这时候在等待的线程就会醒来，然后看看是不是真的队列不为满的状态，如果是，就将元素添加进去，如果不是，就继续等待。

条件队列（Condition Queue）

每个对象都有一个内置的条件队列，当一个线程在该对象是调用wait的时候，就会将该线程加入该对象的条件队列。

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Box box = new Box();

Product product = new Product(box);
Custom custom = new Custom(box);

product.start();
custom.start();
}
}

class Product extends Thread {
private Box box;

public Product(Box box) {
this.box = box;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
box.put();
}
}
}

class Custom extends Thread {
private Box box;

public Custom(Box box) {
this.box = box;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
box.get();
}
}
}

class Box {
private Integer count = 0;

public void put() {
synchronized (this) {
while (count > 0) {
try {
notifyAll();
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count < 1)
break;
}
count++;
System.out.println("放入一个产品");
}
}

public void get() {
synchronized (this) {
while (count < 1) {
try {
notifyAll();
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count > 0)
break;
}
count--;
System.out.println("取出一个苹果");
}
}
}