Java中如何正確使用物件方法wait和notify

如何正確使用Java中的物件方法：wait和notify

#在Java中，wait和notify是用來實作多執行緒間的協作的重要方法。正確地使用這兩個方法可以避免競爭條件和死鎖等多執行緒問題，確保程式的安全性和效率。本文將介紹如何正確使用Java中的物件方法wait和notify，並提供具體的程式碼範例。

一、wait和notify的基本原理和功能

在理解如何正確使用wait和notify之前，需要先了解它們的基本原理和功能。

1. wait：使目前執行緒進入等待狀態，直到其他執行緒透過notify或notifyAll方法喚醒它。使用wait方法可以有效地釋放物件的鎖，並阻塞目前線程，使其暫停執行。
2. notify：喚醒在該物件上等待的一個執行緒。如果有多個線程等待，notify只會隨機喚醒一個線程，具體喚醒哪個線程是不確定的。
3. notifyAll：喚醒在該物件上等待的所有執行緒。使用notifyAll方法可以喚醒所有等待的線程，但是具體喚醒哪一個線程取決於線程調度器。

二、正確使用wait和notify的步驟

正確使用wait和notify需要按照以下步驟進行：

1. 加鎖：在使用wait和notify時，必須先取得物件的鎖。可以使用synchronized關鍵字加鎖，或是使用Lock物件進行加鎖。
2. 呼叫wait方法：在進入臨界區之前，呼叫鎖定物件的wait方法，使目前執行緒進入等待狀態。
3. 條件判斷：在進入臨界區之前，應該先對共享資源的條件進行檢查。如果不符合條件，應該繼續等待，直到條件滿足。
4. 釋放鎖定：在呼叫wait方法後，目前執行緒會釋放物件的鎖，允許其他執行緒進入臨界區操作共享資源。
5. 呼叫notify或notifyAll方法：在滿足條件的情況下，可以呼叫鎖定物件的notify或notifyAll方法，喚醒等待的執行緒。
6. 重新加鎖：被喚醒的執行緒會重新取得物件的鎖定，並繼續競爭執行。

三、具體程式碼範例

下面的程式碼範例展示如何正確使用wait和notify實現兩個執行緒之間的協作。其中一個執行緒負責待喚醒，另一個執行緒負責喚醒。

public class WaitNotifyExample {
    private static final Object lock = new Object();
    private static boolean isReady = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread waitingThread = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                while (!isReady) {
                    try {
                        System.out.println("等待中...");
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("等待结束！");
            }
        });

        Thread notifyingThread = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("唤醒等待的线程...");
                isReady = true;
                lock.notify();
            }
        });

        waitingThread.start();
        notifyingThread.start();
    }
}

執行上述程式碼，可以看到等待執行緒會進入等待狀態，並在被喚醒後繼續執行。

在這個範例中，我們使用了一個共享的boolean變數isReady來表示等待的條件。等待執行緒在進入臨界區之前會對isReady進行檢查，如果條件不滿足，則呼叫wait方法進入等待狀態。喚醒執行緒在滿足條件之後會改變isReady的值，並呼叫notify方法喚醒等待的執行緒。

要注意的是，在使用wait和notify時，必須確保執行緒取得的是同一個物件的鎖。否則，執行緒無法正確地進入等待狀態或被喚醒。

總結

使用wait和notify方法可以實現多執行緒之間的協作，確保程式的安全性和效率。使用這兩個方法時，需要按照正確的步驟進行，包括加鎖、呼叫wait方法、檢查條件、釋放鎖定、呼叫notify方法等。透過合理地使用wait和notify方法，我們可以避免多執行緒問題，提高程式的可靠性和可維護性。

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