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waitAndNotify.md

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wait() 與 notify() 怎麼用 ?



JDK 為多 Thread 協作提供了兩個重要方法 wait() 與 notify()。這兩個方法並不在 Thread 類別中，而是在 Object 類別。 這代表任何物件都可調用這兩個方法。


public final void wait() throws InterruptedException

public final native void notify();

當一個物件調用 wait() 後，當前 Thread 就會在這個物件上等待。 舉例來說，Thread-1 調用了 objectA.wait()，那 Thread-1 就停止執行，變成 WAITING 狀態，直到有其他 Thread 調用 objectA.notify()，Thread-1 才會恢復 RUNNING 狀態。


wait() 與 notify() 的運作機制有必要了解一下。如果一個 Thread 調用了 object.wait() 之後，這個 Thread 就會進入這個 object 的 等待隊列，這個等待隊列中可以排多個 Thread。當 object.notify() 被調用時，會從這個 object 的等待隊列中隨機抓一個 Thread 喚醒，這個選擇是不公平的，並不是先等待的先喚醒。

除了 notify() 外，還有 notifyAll() 他跟 notify() 的差別在於他直接喚醒所有在等待的 Thread 們。


Object.wait() 方法並不是可以隨意用，他必須被包在 synchronzied() 語法使用。Thread 無論要調用 wait() 或 notify() 都必須用 synchronzied() 獲得目標物件取用權。下面用 2 個 Thread 來示範一下這個過程：


步驟 Thread-1 Thread-2
1 取得 object 取用權 -
2 調用 object.wait() -
3 釋放 object 取用權 -
4 - 取得 object 取用權
5 - 調用 object.notify()
6 等待 object 取用權 釋放 object 取用權
7 取得 object 取用權 -
8 繼續執行 -

Thread-2 在調用 notify() 前需要持有 object 取用權，Thread-1 釋放了 object 所以 Thread-2 可以成功持有它。Thread-2 緊接著隨機喚醒一個 Thread，此時 object 等待隊列中只有 Thread-1，所以 Thread-1 被喚醒，喚醒後的 Thread-1 並不是繼續執行，而是嘗試重新獲得 object 使用權。 如果不能取得，那 Thread-1 還是要繼續等待直到取得為止才能繼續執行任務。



下面展示一段 wait() 與 notify() 使用範例：


public class WaitNotifyDemo {

    final static Object object = new Object();

    public static class Thread1 extends Thread {
        @Override
        public void run(){
            synchronized (object){
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": Thread-1 start.");
                try {
                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": Thread-1 wait for object.");
                    object.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+ ": Thread-1 end.");
            }
        }
    }

    public static class Thread2 extends Thread {
        @Override
        public void run(){
            synchronized (object){
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": Thread-2 start.");
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": Thread-2 notify a random Thread.");
                object.notify();
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+ ": Thread-2 waiting 2 sec to release object.");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": Thread-2 end.");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread1();
        Thread t2 = new Thread2();
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

執行結過：


1653884712668: Thread-1 start.
1653884712668: Thread-1 wait for object.
1653884712668: Thread-2 start.
1653884712668: Thread-2 notify a random Thread.
1653884712668: Thread-2 waiting 2 sec to release object.
1653884714678: Thread-2 end.
1653884714678: Thread-1 end.

透過時間戳記可以看到，T1 被喚醒後並沒有繼續執行，而是等到重新持有 object 鎖時才繼續。


注意 ! Object.wait() 與 Thread.sleep() 方法都可以讓 Thread 等待，區別除了 wait() 可以被喚醒外，還有就是 wait() 會主動釋放目標物件鎖，而 sleep() 不會釋放任何資源。