为什么wait和notify要和Synchronized一起使用

1.正确的使用方式
线程间进行相互协作时,不可避免的会用到wait和notify。如下例子:

public static void testWait(){
        final Object obj = new Object();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                synchronized (obj){
                    try {
                        obj.wait();
                        System.out.println("thread 1");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

            }
        }.start();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                synchronized (obj){
                    System.out.println("thread 2");
                    obj.notify();
                }
            }
        }.start();
    }

结果:

thread 2
thread 1

上述代码可正常运行,但我们也发现了,在使用wait和notify时,必须在synchronized块或方法中,从官方文档我们也能看到样例:

 synchronized (obj) {
         while (<condition does not hold>)
             obj.wait(timeout, nanos);
         ... // Perform action appropriate to condition
     }

为什么要这样的,如果不用synchronized的话,会发生什么情况呢?

2.错误示例
将代码中的synchronized去除掉再运行会怎么样呢?

Exception in thread "Thread-0" Exception in thread "Thread-1" java.lang.IllegalMonitorStateException
    at java.lang.Object.notify(Native Method)
    at com.game.thread.ThreadTest$2.run(ThreadTest.java:32)
java.lang.IllegalMonitorStateException
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
    at com.game.thread.ThreadTest$1.run(ThreadTest.java:17)

运行结果,抛异常了。

3.原因
假设不会抛异常,那会发生什么样的情况呢?
当Thread1运行到obj.wait之前,由于时间片轮转,此时CPU调度到Thread2运行,然后obj.notify运行了。当再交由Thread1运行时,Thread1运行了wait,然后永远无法醒来了。
所以,在使用wait和notify时,他们必须在synchronized中,竞争同一对象锁。

4.释放锁的时机

  • wait方法后,当前线程进入休眠,并且会立即释放锁
  • notify(notifyAll) 此方法执行后,不会立即释放锁,它只是起到一个通知的作用,当synchronized方法运行完后,才会释放锁
  • notify 随机唤醒一个线程;notifyAll是唤醒所有线程,让它们再去竞争资源。
  • wait(int timeout)可以设置超时时间,时间到之后,会自动唤醒
  • wait notify必须是用的同一个锁,使用时,要调用该锁的wait和notify方法,这样才能知道要释放哪个锁,如果是同步方法,则锁为当前的对象(俗称对象锁);如果是静态方法,则锁为类加载的class(俗称类锁)

5.wait,sleep,yield,join的区别

  • wait: Object的方法,常和notify(notifyAll)+synchronized一起使用,调用wait后,线程会释放自己持有的锁及cpu资源,进入线程等待池中,等待其他线程唤醒它。

  • sleep: Thread的方法,可以设置休眠时间,让线程进入就绪状态。在这期间,线程只会释放CPU资源,如果此时持有的锁资源,则不会释放,时间到了之后继续运行。

  • yield: Thread的方法,有点类似于sleep,只是不能设置时间。它的作用只是让出cpu资源,让自己所在的线程进入就绪状态,告诉cpu可以优先执行其他的线程,有可能刚进入可执行状态,cpu又调度到了该线程。当然如果持有着锁的话,也不会释放。

  • join: Thread的方法,这是一种特殊的wait,若有两个线程T1,T2,当在T1中调用T2.join后,T1线程就会进入阻塞状态,直到T2线程运行完了,T1才会继续运行。使用时要先调用线程的start,再调用join.

6.线程状态图

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只有synchronized会让线程进入阻塞状态

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