java中的notify和notifyAll有什么区别？

作者：知乎用户
链接：https://www.zhihu.com/question/37601861/answer/145545371
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

今天正好碰到这个问题，也疑惑了好久。看了一圈知乎上的答案，感觉没说到根上。所以自己又好好Google了一下，终于找到了让自己信服的解释。

先说两个概念：锁池和等待池

• 锁池:假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁，而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块)，由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权，但是该对象的锁目前正被线程A拥有，所以这些线程就进入了该对象的锁池中。
• 等待池:假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁后，进入到了该对象的等待池中

Reference： java中的锁池和等待池

然后再来说notify和notifyAll的区别

• 如果线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
• 当有线程调用了对象的 notifyAll()方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify()方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说，调用了notify后只要一个线程会由等待池进入锁池，而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中，等待锁竞争
• 优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用 wait()方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了 synchronized 代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

Reference： 线程间协作：wait、notify、notifyAll

综上，所谓唤醒线程，另一种解释可以说是将线程由等待池移动到锁池，notifyAll调用后，会将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而notify只会唤醒一个线程。

有了这些理论基础，后面的notify可能会导致死锁，而notifyAll则不会的例子也就好解释了

作者：Alex Wang
链接：https://www.zhihu.com/question/37601861/answer/94679949
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

还是直接上代码：

public class WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
        Object co = new Object();
        System.out.println(co);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            MyThread t = new MyThread("Thread" + i, co);
            t.start();
        }

try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            System.out.println("-----Main Thread notify-----");
            synchronized (co) {
                co.notify();
            }

            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            System.out.println("Main Thread is end.");

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

static class MyThread extends Thread {
private String name;
        private Object co;

        public MyThread(String name, Object o) {
this.name = name;
            this.co = o;
        }

@Override
        public void run() {
            System.out.println(name + " is waiting.");
            try {
synchronized (co) {
co.wait();
                }
                System.out.println(name + " has been notified.");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}


运行结果：
java.lang.Object@1540e19d
Thread1 is waiting.
Thread2 is waiting.
Thread0 is waiting.
Thread3 is waiting.
Thread4 is waiting.
-----Main Thread notify-----
Thread1 has been notified.
Main Thread is end.

将其中的那个notify换成notifyAll，运行结果：
Thread0 is waiting.
Thread1 is waiting.
Thread2 is waiting.
Thread3 is waiting.
Thread4 is waiting.
-----Main Thread notifyAll-----
Thread4 has been notified.
Thread2 has been notified.
Thread1 has been notified.
Thread3 has been notified.
Thread0 has been notified.
Main Thread is end.

运行环境jdk8，结论：
notify唤醒一个等待的线程；notifyAll唤醒所有等待的线程。

如何在 Java 中正确使用 wait, notify 和 notifyAll – 以生产者消费者模型为例

wait, notify 和 notifyAll，这些在多线程中被经常用到的保留关键字，在实际开发的时候很多时候却并没有被大家重视。本文对这些关键字的使用进行了描述。

在 Java 中可以用 wait、notify 和 notifyAll 来实现线程间的通信。。举个例子，如果你的Java程序中有两个线程——即生产者和消费者，那么生产者可以通知消费者，让消费者开始消耗数据，因为队列缓冲区中有内容待消费（不为空）。相应的，消费者可以通知生产者可以开始生成更多的数据，因为当它消耗掉某些数据后缓冲区不再为满。

我们可以利用wait()来让一个线程在某些条件下暂停运行。例如，在生产者消费者模型中，生产者线程在缓冲区为满的时候，消费者在缓冲区为空的时候，都应该暂停运行。如果某些线程在等待某些条件触发，那当那些条件为真时，你可以用 notify 和 notifyAll 来通知那些等待中的线程重新开始运行。不同之处在于，notify 仅仅通知一个线程，并且我们不知道哪个线程会收到通知，然而 notifyAll 会通知所有等待中的线程。换言之，如果只有一个线程在等待一个信号灯，notify和notifyAll都会通知到这个线程。但如果多个线程在等待这个信号灯，那么notify只会通知到其中一个，而其它线程并不会收到任何通知，而notifyAll会唤醒所有等待中的线程。

在这篇文章中你将会学到如何使用 wait、notify 和 notifyAll 来实现线程间的通信，从而解决生产者消费者问题。如果你想要更深入地学习Java中的多线程同步问题，我强烈推荐阅读Brian Goetz所著的《Java Concurrency in Practice | Java 并发实践》，不读这本书你的 Java 多线程征程就不完整哦！这是我最向Java开发者推荐的书之一。

如何使用Wait

尽管关于wait和notify的概念很基础，它们也都是Object类的函数，但用它们来写代码却并不简单。如果你在面试中让应聘者来手写代码，用wait和notify解决生产者消费者问题，我几乎可以肯定他们中的大多数都会无所适从或者犯下一些错误，例如在错误的地方使用 synchronized 关键词，没有对正确的对象使用wait，或者没有遵循规范的代码方法。说实话，这个问题对于不常使用它们的程序员来说确实令人感觉比较头疼。

第一个问题就是，我们怎么在代码里使用wait()呢？因为wait()并不是Thread类下的函数，我们并不能使用Thread.call()。事实上很多Java程序员都喜欢这么写，因为它们习惯了使用Thread.sleep()，所以他们会试图使用wait() 来达成相同的目的，但很快他们就会发现这并不能顺利解决问题。正确的方法是对在多线程间共享的那个Object来使用wait。在生产者消费者问题中，这个共享的Object就是那个缓冲区队列。

第二个问题是，既然我们应该在synchronized的函数或是对象里调用wait，那哪个对象应该被synchronized呢？答案是，那个你希望上锁的对象就应该被synchronized，即那个在多个线程间被共享的对象。在生产者消费者问题中，应该被synchronized的就是那个缓冲区队列。（我觉得这里是英文原文有问题……本来那个句末就不应该是问号不然不太通……）

永远在循环（loop）里调用 wait 和 notify，不是在 If 语句

现在你知道wait应该永远在被synchronized的背景下和那个被多线程共享的对象上调用，下一个一定要记住的问题就是，你应该永远在while循环，而不是if语句中调用wait。因为线程是在某些条件下等待的——在我们的例子里，即“如果缓冲区队列是满的话，那么生产者线程应该等待”，你可能直觉就会写一个if语句。但if语句存在一些微妙的小问题，导致即使条件没被满足，你的线程你也有可能被错误地唤醒。所以如果你不在线程被唤醒后再次使用while循环检查唤醒条件是否被满足，你的程序就有可能会出错——例如在缓冲区为满的时候生产者继续生成数据，或者缓冲区为空的时候消费者开始小号数据。所以记住，永远在while循环而不是if语句中使用wait！我会推荐阅读《Effective Java》，这是关于如何正确使用wait和notify的最好的参考资料。

基于以上认知，下面这个是使用wait和notify函数的规范代码模板：

// The standard idiom for calling the wait method in Java
synchronized (sharedObject) {
    while (condition) {
    sharedObject.wait();
        // (Releases lock, and reacquires on wakeup)
    }
    // do action based upon condition e.g. take or put into queue
}

就像我之前说的一样，在while循环里使用wait的目的，是在线程被唤醒的前后都持续检查条件是否被满足。如果条件并未改变，wait被调用之前notify的唤醒通知就来了，那么这个线程并不能保证被唤醒，有可能会导致死锁问题。

Java wait(), notify(), notifyAll() 范例

下面我们提供一个使用wait和notify的范例程序。在这个程序里，我们使用了上文所述的一些代码规范。我们有两个线程，分别名为PRODUCER（生产者）和CONSUMER（消费者），他们分别继承了了Producer和Consumer类，而Producer和Consumer都继承了Thread类。Producer和Consumer想要实现的代码逻辑都在run()函数内。Main线程开始了生产者和消费者线程，并声明了一个LinkedList作为缓冲区队列（在Java中，LinkedList实现了队列的接口）。生产者在无限循环中持续往LinkedList里插入随机整数直到LinkedList满。我们在while(queue.size == maxSize)循环语句中检查这个条件。请注意到我们在做这个检查条件之前已经在队列对象上使用了synchronized关键词，因而其它线程不能在我们检查条件时改变这个队列。如果队列满了，那么PRODUCER线程会在CONSUMER线程消耗掉队列里的任意一个整数，并用notify来通知PRODUCER线程之前持续等待。在我们的例子中，wait和notify都是使用在同一个共享对象上的。

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Random;
/**
* Simple Java program to demonstrate How to use wait, notify and notifyAll()
* method in Java by solving producer consumer problem.
*
* @author Javin Paul
*/
public class ProducerConsumerInJava {
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println( "How to use wait and notify method in Java" );
        System.out.println( "Solving Producer Consumper Problem" );
        Queue<Integer> buffer = new LinkedList<>();
        int maxSize = 10 ;
        Thread producer = new Producer(buffer, maxSize, "PRODUCER" );
        Thread consumer = new Consumer(buffer, maxSize, "CONSUMER" );
        producer.start(); consumer.start(); }
    }
    /**
    * Producer Thread will keep producing values for Consumer
    * to consumer. It will use wait() method when Queue is full
    * and use notify() method to send notification to Consumer
    * Thread.
    *
    * @author WINDOWS 8
    *
    */
    class Producer extends Thread
    { private Queue<Integer> queue;
        private int maxSize;
        public Producer(Queue<Integer> queue, int maxSize, String name){
            super (name); this .queue = queue; this .maxSize = maxSize;
        }
        @Override public void run()
        {
            while ( true )
                {
                    synchronized (queue) {
                        while (queue.size() == maxSize) {
                            try {
                                System.out .println( "Queue is full, " + "Producer thread waiting for " + "consumer to take something from queue" );
                                queue.wait();
                            } catch (Exception ex) {
                                ex.printStackTrace(); }
                            }
                            Random random = new Random();
                            int i = random.nextInt();
                            System.out.println( "Producing value : " + i); queue.add(i); queue.notifyAll();
                        }
                    }
                }
            }
    /**
    * Consumer Thread will consumer values form shared queue.
    * It will also use wait() method to wait if queue is
    * empty. It will also use notify method to send
    * notification to producer thread after consuming values
    * from queue.
    *
    * @author WINDOWS 8
    *
    */
    class Consumer extends Thread {
        private Queue<Integer> queue;
        private int maxSize;
        public Consumer(Queue<Integer> queue, int maxSize, String name){
            super (name);
            this .queue = queue;
            this .maxSize = maxSize;
        }
        @Override public void run() {
            while ( true ) {
                synchronized (queue) {
                    while (queue.isEmpty()) {
                        System.out.println( "Queue is empty," + "Consumer thread is waiting" + " for producer thread to put something in queue" );
                        try {
                            queue.wait();
                        } catch (Exception ex) {
                            ex.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println( "Consuming value : " + queue.remove()); queue.notifyAll();
                }
            }
        }
    }

为了更好地理解这个程序，我建议你在debug模式里跑这个程序。一旦你在debug模式下启动程序，它会停止在PRODUCER或者CONSUMER线程上，取决于哪个线程占据了CPU。因为两个线程都有wait()的条件，它们一定会停止，然后你就可以跑这个程序然后看发生什么了（很有可能它就会输出我们以上展示的内容）。你也可以使用Eclipse里的Step into和Step over按钮来更好地理解多线程间发生的事情。

本文重点：

1. 你可以使用wait和notify函数来实现线程间通信。你可以用它们来实现多线程（>3）之间的通信。

2. 永远在synchronized的函数或对象里使用wait、notify和notifyAll，不然Java虚拟机会生成 IllegalMonitorStateException。

3. 永远在while循环里而不是if语句下使用wait。这样，循环会在线程睡眠前后都检查wait的条件，并在条件实际上并未改变的情况下处理唤醒通知。

4. 永远在多线程间共享的对象（在生产者消费者模型里即缓冲区队列）上使用wait。

5. 基于前文提及的理由，更倾向用 notifyAll()，而不是 notify()。

这是关于Java里如何使用wait, notify和notifyAll的所有重点啦。你应该只在你知道自己要做什么的情况下使用这些函数，不然Java里还有很多其它的用来解决同步问题的方案。例如，如果你想使用生产者消费者模型的话，你也可以使用BlockingQueue，它会帮你处理所有的线程安全问题和流程控制。如果你想要某一个线程等待另一个线程做出反馈再继续运行，你也可以使用CycliBarrier或者CountDownLatch。如果你只是想保护某一个资源的话，你也可以使用Semaphore。