为什么wait和notify方法要在同步块中调用?

2020-08-19 14:40:58 浏览数 (1)

先说说wait和notify的使用

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    obj.wait();
    obj.notifyAll();
}

报错

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    Object lock = new Object();
    synchronized (lock) {
        obj.wait();
        obj.notifyAll();
    }
}

还是报错

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正确的写法

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    Object lock = new Object();
    synchronized (lock) {
        lock.wait();
        lock.notifyAll();
    }
}

也就是说wait和notify方法要在基于同一个对象的同步块中使用,那么这是为什么呢?

为什么wait和notify方法要在同步块中调用?

我们先来发出一个灵魂拷问:什么时候才需要wait? 什么时候又需要notify? 我们假设我们要实现一个堵塞队列,如果不加同步块,我们的实现方法可能如下。

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class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();
	Object lock = new Object();
    public void add(String data) {
        buffer.add(data);
        lock.notify();                  
    }

    public String take() throws InterruptedException {
        while (buffer.isEmpty()) 
            lock.wait();
        return buffer.remove();
    }
}

我们在队列为空的时候使用lock.wait()堵塞,然后有元素添加到队列的时候再采用lock.notify()唤醒,这段代码可能会导致如下问题:

  1. 一个消费者调用take,发现buffer.isEmpty
  2. 在消费者调用wait之前,由于cpu的调度,消费者线程被挂起,生产者调用add,然后notify
  3. 然后消费者调用wait (注意,由于错误的条件判断,导致wait调用在notify之后,这是关键)
  4. 如果很不幸的话,生产者产生了一条消息后就不再生产消息了,那么消费者就会一直挂起,无法消费,那这个队列就有问题了,会有一条消息一直无法被消费。

由此看出, 在使用 wait() 和 notify() 这种会挂起线程的操作时, 我们需要一种同步机制保证, condition 的检查与 wait() 操作, 以及 condition 的更新与 notify() 是互斥的。

所以:wait和notify方法要在同步块中调用的根本原因是,这两个方法存在竞态条件。如果不加锁的话,那么wait被调用的时候可能wait的条件已经不满足了(如上述)。由于错误的条件下进行了wait,那么就有可能永远不会被notify到,所以我们需要强制wait/notify在synchronized中

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