Java中的notifyAll方法：深入解析与应用示例

在Java多线程编程中，notifyAll方法是一个非常重要的同步工具。今天我们将深入探讨notifyAll方法的用法、原理以及一些实际应用场景。

notifyAll方法的基本概念

在Java中，notifyAll方法是Object类中的一个方法，用于唤醒所有等待当前对象监视器的线程。它的主要作用是通知所有等待的线程，某个条件已经满足，可以继续执行了。notifyAll方法通常与wait方法一起使用，形成一个等待/通知模式。

public final void notifyAll()

notifyAll方法的工作原理

当一个线程调用了某个对象的notifyAll方法时，它会唤醒所有正在等待该对象监视器的线程。这些线程会从等待状态（WAITING）变为就绪状态（READY），然后竞争获取该对象的监视器锁。只有获得锁的线程才能继续执行，其他线程则继续等待。

使用示例

让我们通过一个简单的生产者-消费者模型来展示notifyAll方法的使用：

class SharedResource {
    private int count = 0;
    private final int MAX_COUNT = 5;

    public synchronized void produce() throws InterruptedException {
        while (count == MAX_COUNT) {
            wait(); // 生产者等待
        }
        count++;
        System.out.println("Produced: " + count);
        notifyAll(); // 通知所有等待的消费者
    }

    public synchronized void consume() throws InterruptedException {
        while (count == 0) {
            wait(); // 消费者等待
        }
        count--;
        System.out.println("Consumed: " + count);
        notifyAll(); // 通知所有等待的生产者
    }
}

public class ProducerConsumerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SharedResource resource = new SharedResource();
        Thread producer = new Thread(() -> {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    resource.produce();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    resource.consume();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

在这个例子中，notifyAll方法被用来通知所有等待的线程，无论是生产者还是消费者。当资源达到最大值或最小值时，相应的线程会等待，而另一个线程则会唤醒所有等待的线程。

应用场景

生产者-消费者模型：如上例所示，notifyAll可以确保在资源状态改变时，所有等待的线程都能被通知到。
多线程同步：在需要多个线程协同工作的场景中，notifyAll可以确保所有相关线程都能及时响应状态变化。
缓存系统：当缓存中的数据被更新时，notifyAll可以通知所有等待数据更新的线程。
数据库连接池：当连接被释放时，notifyAll可以通知所有等待连接的线程。

注意事项

notifyAll会唤醒所有等待的线程，但只有一个线程能获得锁并继续执行。
使用notifyAll而不是notify可以避免“信号丢失”问题，即确保所有等待的线程都能被通知到。
必须在同步块或同步方法中使用notifyAll，否则会抛出IllegalMonitorStateException。

总结

notifyAll方法在Java多线程编程中扮演着关键角色，它确保了线程间的有效通信和协调。通过适当的使用notifyAll，我们可以避免线程饥饿和死锁问题，提高程序的并发性能和可靠性。在实际应用中，理解和正确使用notifyAll方法是编写高效、健壮的多线程程序的关键。希望本文能帮助大家更好地理解和应用notifyAll方法。