一、概述

在前面兩篇文章當中，我們介紹了synchronized的基本使用和原理，但是在使用synchronized保證資料一致性的同時，我們希望能夠讓執行緒之間進行一些互動邏輯，也是我們今天要介紹的等待/通知模型，那麼就需要使用到wait/notify。

二、等待/通知相關方法

2.1 方法說明

下面，我們先介紹等待/通知機制的相關方法，首先要說明兩點：

• 這些都是Object定義的方法
• 呼叫這些方法的前提條件是：該執行緒已經獲得了Object物件所關聯的鎖，也就是說它們需要位於synchronized修飾的同步程式碼塊中。

**(a) wait() ** 呼叫該方法的執行緒進入等待狀態，並釋放它所獲取的物件鎖，只有出現這兩種情況之一，它才會從wait方法中返回，否則將會一直處於等待狀態：

• 其它執行緒通過notify / notifyAll方法通知該執行緒，並且該執行緒獲取到了物件鎖
• 執行緒被中斷

(b) wait(long) / wait(long, int) 和wait方法相同，差別是增加一種從wait方法返回的情況：等待的時間已經到了，並且獲取到了物件鎖。

(c) notify() 通知位於等待佇列中的第一個執行緒，使其從wait()方法返回，而被通知的執行緒的繼續執行需要等到它獲得物件所為止。 需要注意，呼叫notify方法後，並不會立刻釋放它所持有的物件鎖，這需要等到它執行完同步程式碼塊為止。

(d) notifyAll() 與notify()類似，但是它是通知所有在物件上等待的執行緒。

2.2 實現原理

通過上面的介紹，我們可以看到，在整個等待/通知機制當中，執行緒被掛起時主要有以下三種狀態：等待狀態、超時等待狀態、阻塞狀態，這些狀態都是通過synchroized所修飾的物件來實現的。

在前面我們介紹synchronized原理的時候，曾經說過每個物件都會和一個Monitor相關聯，其實每個Monitor又包含有兩個佇列：等待佇列和同步佇列，其中等待佇列中存放是進入等待狀態的執行緒，而同步佇列中存放的是等待獲取鎖的執行緒。

下面，我們通過一段簡單的虛擬碼來立即兩個執行緒的狀態轉換過程：

synchronized public void waitThread() {
    //執行a方法.
    wait();
    //執行b方法
}

synchronized public void notifyThread() {
    //執行c方法
    notify();
    //執行d方法
}
複製程式碼

我們有AB兩個執行緒，我們模擬以下的一系列行為：

(1) A 執行緒執行 waitThread 方法 此時由於物件鎖沒有被任何執行緒持有，因此，A執行緒成為物件鎖的持有者：

(2) B 執行緒執行 notifyThread 方法 當B執行緒執行notifyThread方法時，由於此時物件鎖已經被A執行緒持有，因此它被加入到同步佇列中：

(3) A 執行緒執行 a 方法

**(4) A 執行緒執行 wait 方法 ** 當A執行緒執行wait方法後，它會釋放物件鎖，並加入到同步佇列當中，而B執行緒則成為物件鎖新的持有者：

(5) B 執行緒執行 c 方法

(6) B 執行緒執行 notify 方法 此時會喚醒等待佇列中A執行緒，但是此時B執行緒仍然持有物件鎖，因此，A執行緒只能被加入到同步佇列：

(7) B 執行緒執行 d 方法

(8) B 執行緒從 notifyThread 方法返回 此時A執行緒重新獲取到物件鎖，因此它被從同步佇列中取出，繼續執行接下來的邏輯：

(9) A 執行緒執行 b 方法

(10) A 執行緒從 waitThread 方法中返回 當A執行緒從同步方法返回之後，那麼會釋放它所持有的鎖

三、等待/通知的經典正規化

對於等待/通知模型，我們可以總結出它的經典正規化，分別針對等待方和通知方。

3.1 等待方

等待方遵循如下的原則：

• 獲取物件的鎖
• 如果條件不滿足，那麼呼叫物件的wait方法，被通知後仍然需要檢查條件
• 條件滿足則繼續執行對應的邏輯

對應的虛擬碼為：

synchronized( 物件 ) {
    while( 條件不滿足 ) {
        物件.wait();
    }
    對應的處理邏輯
}
複製程式碼

3.2 通知方

通知方遵循如下的原則：

• 獲得物件的鎖
• 改變條件
• 通知所有等待在物件上的執行緒

synchronized( 物件 ) {
    改變條件;
    物件.notifyAll();
}
複製程式碼