Java中的notifyAll()和wait()：深入理解与应用

在Java多线程编程中，notifyAll() 和 wait() 是两个非常重要的方法，它们用于线程间的通信和同步。让我们深入探讨这两个方法的作用、使用场景以及一些常见的应用。

wait()方法

wait() 方法是Object类中的一个方法，它允许当前线程暂时放弃对对象监视器的控制，并进入等待状态，直到其他线程调用同一个对象的 notify() 或 notifyAll() 方法唤醒它。以下是 wait() 方法的一些关键点：

wait() 方法必须在同步代码块或同步方法中调用，因为它需要获取对象的监视器锁。
当线程调用 wait() 时，它会释放所持有的锁，并进入等待队列。
线程在等待状态下不会消耗CPU资源，直到被唤醒。

notifyAll()方法

notifyAll() 方法也是Object类中的方法，它用于唤醒所有在该对象上等待的线程。以下是 notifyAll() 方法的关键点：

notifyAll() 同样需要在同步代码块或同步方法中调用。
它会唤醒所有在该对象上等待的线程，但这些线程需要重新竞争锁。
被唤醒的线程会尝试重新获取锁，成功获取锁的线程将继续执行。

使用场景

生产者-消费者模式：这是 wait() 和 notifyAll() 最经典的应用场景。生产者线程在生产数据后调用 notifyAll() 唤醒消费者线程，而消费者线程在没有数据可消费时调用 wait() 进入等待状态。

public synchronized void produce() {
    while (queue.size() == MAX_SIZE) {
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    queue.add(item);
    notifyAll();
}

public synchronized void consume() {
    while (queue.isEmpty()) {
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    item = queue.remove();
    notifyAll();
}

线程池管理：在线程池中，工作线程在没有任务时可以调用 wait() 进入等待状态，而当有新任务到来时，线程池管理器可以调用 notifyAll() 来唤醒空闲的线程。
缓存同步：在缓存系统中，当缓存数据被更新时，可以使用 notifyAll() 来通知所有等待数据更新的线程。

注意事项

wait() 和 notifyAll() 必须在同步块或同步方法中使用，否则会抛出 IllegalMonitorStateException。
调用 wait() 时，线程会释放锁，但调用 notifyAll() 时不会释放锁。
为了避免虚假唤醒，通常使用 while 循环来检查条件，而不是 if 语句。

应用实例

数据库连接池：当连接池中的连接被用尽时，请求连接的线程可以调用 wait() 进入等待状态，而当连接被释放时，连接池管理器可以调用 notifyAll() 来唤醒等待的线程。
消息队列：在消息队列系统中，消费者在没有消息可消费时可以进入等待状态，而生产者在发送消息时可以唤醒消费者。

通过理解和正确使用 wait() 和 notifyAll()，开发者可以更有效地管理线程间的通信和同步，提高程序的并发性能和响应性。希望这篇文章能帮助大家更好地理解和应用这些方法，编写出更高效、更稳定的多线程程序。