并发四：通知等待机制

在介绍 Java 语言如何支持等待 - 通知机制之前，我们先看一个现实世界里面的就医流程， 因为它有着完善的等待 - 通知机制，所以对比就医流程，我们就能更好地理解和应用并发 编程中的等待 - 通知机制。

就医流程基本上是这样：

  1. 患者先去挂号，然后到就诊门口分诊，等待叫号；
  2. 当叫到自己的号时，患者就可以找大夫就诊了；
  3. 就诊过程中，大夫可能会让患者去做检查，同时叫下一位患者；
  4. 当患者做完检查后，拿检测报告重新分诊，等待叫号；
  5. 当大夫再次叫到自己的号时，患者再去找大夫就诊。
  1. 患者到就诊门口分诊，类似于线程要去获取互斥锁；当患者被叫到时，类似线程已经获 取到锁了。
  2. 大夫让患者去做检查（缺乏检测报告不能诊断病因），类似于线程要求的条件没有满 足。
  3. 患者去做检查，类似于线程进入等待状态；然后大夫叫下一个患者，这个步骤对应到程序里，本质是线程释放持有的互斥锁。
  4. 患者做完检查，类似于线程要求的条件已经满足；患者拿检测报告重新分诊，类似于线 程需要重新获取互斥锁。

综合一下，就可以得出一个完整的等待 - 通知机制：线程 首先获取互斥锁，当线程要求的条件不满足时，释放互斥锁，进入等待状态；当要求的条件 满足时，通知等待的线程，重新获取互斥锁。

synchronized 实现 等待-通知机制

Java中，等待-通知机制可以有多种实现方式，比如Java语言内置的synchronized配合wait(),notify(),notifyAll()这三个方法就能轻松实现。

用synchronized实现互斥锁，像下面图一样，左边有一个等待队列，同一时刻，只允许一个线程进入 synchronized 保护的临界区（这个临界区可以看 作大夫的诊室），当有一个线程进入临界区后，其他线程就只能进入图中左边的等待队列里 等待（相当于患者分诊等待）。这个等待队列和互斥锁是一对一的关系，每个互斥锁都有自 己独立的等待队列。

在并发程序中，当一个线程进入临界区后，由于某些条件不满足，需要进入等待状态， Java 对象的 wait() 方法就能够满足这种需求。如上图所示，当调用 wait() 方法后，当前线 程就会被阻塞，并且进入到右边的等待队列中，这个等待队列也是互斥锁的等待队列。 线 程在进入等待队列的同时，会释放持有的互斥锁，线程释放锁后，其他线程就有机会获得 锁，并进入临界区了。

那线程要求的条件满足时，该怎么通知这个等待的线程呢？很简单，就是 Java 对象的 notify() 和 notifyAll() 方法。下面这个图里为你大致描述了这个过程，当条件满足时调 用 notify()，会通知等待队列（互斥锁的等待队列）中的线程，告诉它条件曾经满足过。

为什么说是曾经满足过呢？因为notify() 只能保证在通知时间点，条件是满足的。而被通知线程的执行时间点和通知的时间点基本上不会重合，所以当线程执行的时候，很可能条件 已经不满足了（保不齐有其他线程插队）。

除此之外，还有一个需要注意的点，被通知的线程要想重新执行，仍然需要获取到互斥锁 （因为曾经获取的锁在调用 wait() 时已经释放了）。

上面我们一直强调 wait()、notify()、notifyAll() 方法操作的等待队列是互斥锁的等待队 列，所以如果 synchronized 锁定的是 this，那么对应的一定是 this.wait()、 this.notify()、this.notifyAll()；如果 synchronized 锁定的是 target，那么对应的一定是 target.wait()、target.notify()、target.notifyAll() 。而且 wait()、notify()、notifyAll() 这 三个方法能够被调用的前提是已经获取了相应的互斥锁，所以我们会发现 wait()、 notify()、notifyAll() 都是在 synchronized{}内部被调用的。如果在 synchronized{}外部调 用，或者锁定的 this，而用 target.wait() 调用的话，JVM 会抛出一个运行时异常： java.lang.IllegalMonitorStateException。

尽量使用notifyAll()

，notify() 是会随机地通知等待队列中的一个线程，而 notifyAll() 会通知等 待队列中的所有线程。从感觉上来讲，应该是 notify() 更好一些，因为即便通知所有线 程，也只有一个线程能够进入临界区。但那所谓的感觉往往都蕴藏着风险，实际上使用 notify() 也很有风险，它的风险在于可能导致某些线程永远不会被通知到。

假设我们有资源 A、B、C、D，线程 1 申请到了 AB，线程 2 申请到了 CD，此时线程 3 申 请 AB，会进入等待队列（AB 分配给线程 1，线程 3 要求的条件不满足），线程 4 申请 CD 也会进入等待队列。我们再假设之后线程 1 归还了资源 AB，如果使用 notify() 来通知 等待队列中的线程，有可能被通知的是线程 4，但线程 4 申请的是 CD，所以此时线程 4 还 是会继续等待，而真正该唤醒的线程 3 就再也没有机会被唤醒了。

所以除非经过深思熟虑，否则尽量使用 notifyAll()。