摘要：
在Java多线程编程中，wait()和notify()是常见的方法，用于实现线程间的协作与通信。本文将介绍wait()和notify()方法的作用、使用场景以及底层调用机制，并通过代码示例演示其具体用法。希望通过本文的分享，读者能够深入理解wait()和notify()方法的原理和使用方式，并在实际开发中正确运用。
1. 引言
在多线程编程中，线程间的协作与通信是非常重要的。Java提供了一些内置的方法，如wait()和notify()，可以帮助开发者实现线程的等待和唤醒操作，从而实现线程间的协作与通信。本文将深入探讨wait()和notify()方法，在介绍其作用和使用场景的基础上，分析底层的调用机制。
2. wait()和notify()方法的作用和使用场景
wait()和notify()方法是定义在Object类中的，用于实现线程间的协作与通信。它们必须在同步代码块或同步方法中使用，并且与synchronized关键字配合使用。
wait()方法的作用是使当前线程进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒它。通过调用wait()方法，线程会释放对象的锁，进入等待队列，直到其他线程调用notify()方法将其唤醒。
notify()方法的作用是唤醒一个正在等待的线程，使其从wait()方法中返回。注意，notify()方法只会唤醒等待队列中的一个线程，具体唤醒哪个线程是不确定的，而notifyAll()方法会唤醒等待队列中的所有线程。
wait()和notify()方法通常搭配使用的场景包括：
- 生产者-消费者模式：生产者线程生产数据后，调用notify()方法唤醒消费者线程进行消费；消费者线程消费数据后，调用notify()方法唤醒生产者线程进行生产。
- 线程间的通信：当一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后再继续执行时，可以使用wait()方法进入等待状态，等待另一个线程完成后再调用notify()方法唤醒等待的线程继续执行。
3. wait()和notify()方法的底层调用机制
在Java中，wait()和notify()方法的底层调用机制是通过对象的监视器（Monitor）实现的。每个Java对象都有一个与之相关联的监视器，用于实现对象的同步和互斥。
当一个线程调用一个对象的wait()方法时，它会进入等待队列，并且释放对象的锁。此时，其他线程可以获得该对象的锁并执行相应的操作。当调用notify()方法时，等待队列中的一个线程会被唤醒，并重新竞争对象的锁。被唤醒的线程会从wait()方法返回，并继续执行。
需要注意的是，wait()和notify()方法必须在同步代码块或同步方法中使用，因为它们需要获取对象的锁来进行操作。如果在非同步的代码块中调用wait()或notify()方法，会抛出IllegalMonitorStateException异常。
详细代码示例
代码语言：java复制public class WaitNotifyExample {
public static void main(String[] args) {
Message message = new Message();
// 创建生产者线程
Thread producerThread = new Thread(new Producer(message));
// 创建消费者线程
Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(message));
// 启动线程
producerThread.start();
consumerThread.start();
}
}
class Message {
private String content;
private boolean empty = true;
// 生产者调用的方法，用于向消息对象设置内容
public synchronized void setContent(String content) {
while (!empty) {
try {
// 对象不为空，等待消费者消费
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.content = content;
empty = false;
notifyAll(); // 唤醒等待队列中的消费者线程
}
// 消费者调用的方法，用于获取消息对象的内容
public synchronized String getContent() {
while (empty) {
try {
// 对象为空，等待生产者生产
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
String message = this.content;
empty = true;
notifyAll(); // 唤醒等待队列中的生产者线程
return message;
}
}
class Producer implements Runnable {
private Message message;
public Producer(Message message) {
this.message = message;
}
@Override
public void run() {
String[] messages = {"Hello", "World", "Java"};
for (String msg : messages) {
message.setContent(msg);
System.out.println("生产者生产消息：" msg);
try {
Thread.sleep(1000); // 模拟生产过程
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
private Message message;
public Consumer(Message message) {
this.message = message;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i ) {
String msg = message.getContent();
System.out.println("消费者消费消息：" msg);
try {
Thread.sleep(1000); // 模拟消费过程
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}生产者线程使用wait()方法等待消息对象为空，当消费者线程消费完消息后，调用notifyAll()方法唤醒生产者线程进行生产。消费者线程使用wait()方法等待消息对象不为空，当生产者线程生产消息后，调用notifyAll()方法唤醒消费者线程进行消费。
