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如何使用 Object.wait 与 notify 实现简单的生产者消费者协作

千墨君_2910

千墨君_2910

发布时间:2026-04-15 20:20:22

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来源于php中文网

原创

wait和notify必须在synchronized块中调用,否则抛IllegalMonitorStateException;需用同一锁对象、while循环检测条件、volatile或锁保护条件变量,优先用notifyAll(),禁用sleep轮询。

如何使用 object.wait 与 notify 实现简单的生产者消费者协作

wait 和 notify 必须在 synchronized 块中调用

直接调用 wait() 或 notify() 会抛出 IllegalMonitorStateException。JVM 要求当前线程必须持有对象的监视器锁(即已进入该对象的 synchronized 块或方法),否则无法参与等待队列调度。

常见错误是只对共享变量加锁,却在另一个对象上调用 wait();或者用 ReentrantLock 替代 synchronized 后仍误调原生 wait() —— 这两者不兼容。

  • 正确做法:所有 wait()、notify()、notifyAll() 都写在同一个对象的 synchronized 块里,且该对象就是调用方
  • 推荐共用一个显式锁对象(如 private final Object lock = new Object();),避免混用 this 引发意外唤醒
  • 不要在循环外调用 wait():条件可能被虚假唤醒,必须用 while 检查条件而非 if

生产者要等缓冲区不满,消费者要等缓冲区非空

典型场景是单个共享队列(如 ArrayList 或数组),容量有限。生产者不能无限制塞数据,消费者也不能从空队列取数据——这正是 wait() 的用武之地。

关键不是“谁先执行”,而是每次操作前都检查状态,并在不满足时主动让出锁、进入等待队列。

  • 生产者逻辑:进入 synchronized(lock) → while (queue.size() >= capacity) lock.wait(); → 添加元素 → lock.notifyAll();
  • 消费者逻辑:同上同步块 → while (queue.isEmpty()) lock.wait(); → 移除并返回元素 → lock.notifyAll();
  • 用 notifyAll() 而非 notify() 更安全:多个生产者/消费者共存时,单个 notify() 可能唤醒同类线程(比如唤醒另一个生产者),导致死锁

notifyAll() 不等于“立刻唤醒全部”,只是把它们移出等待队列

调用 notifyAll() 后,所有等待线程会竞争重新获取锁。谁先拿到、谁先检查条件、谁先执行后续逻辑,由 JVM 调度决定,不可预测。

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这意味着即使你刚 notifyAll(),也可能出现:消费者拿到锁后发现队列又空了(因另一个消费者抢先取走最后一个元素),于是再次 wait()。

  • 所以条件检查必须是 while 循环,不能省略
  • notifyAll() 开销比 notify() 大,但在生产环境更可靠;若确定只有单一生产者+单一消费者,且严格配对,可考虑 notify()
  • 注意:唤醒不保证按等待顺序,没有 FIFO 语义

别忘了中断处理和异常边界

wait() 可能被中断,抛出 InterruptedException。忽略它会导致线程无法响应中断信号,违反协作式中断原则。

另外,wait() 被唤醒后重新获得锁的过程本身也可能被中断(虽然少见),因此需在外层也考虑中断状态。

  • 捕获 InterruptedException 后应恢复中断状态:Thread.currentThread().interrupt();
  • 不要在 catch 块里静默吞掉异常,也不要直接抛出(除非上层明确支持)
  • 如果业务逻辑允许取消等待,可在循环条件中加入 !Thread.currentThread().isInterrupted()

真实系统中,wait/notify 已逐渐被 BlockingQueue(如 ArrayBlockingQueue)替代,后者封装了这些细节。但理解底层机制,对排查锁竞争、虚假唤醒、中断丢失等问题仍很关键。

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