Java面试题：解释线程间如何通过wait、notify和notifyAll方法进行通信

在 Java 中，线程间的通信可以通过 wait()、notify() 和 notifyAll() 这三个方法实现。这些方法是 Java 线程 Thread 类的一部分，它们与 synchronized 关键字一起使用，以实现线程间的协调。

基本概念

• wait()：当一个线程执行到 wait() 方法时，它会释放它持有的所有锁，并进入等待状态。直到其他线程调用相同对象的 notify() 或 notifyAll() 方法，它才会被唤醒。
• notify()：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。选择哪个线程被唤醒是不确定的。
• notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

工作机制

1. 加锁：在调用 wait()、notify() 或 notifyAll() 之前，必须先通过 synchronized 关键字获取对象的锁。
2. 等待：当线程调用 wait() 时，它会释放锁并进入等待状态，直到被其他线程唤醒。
3. 唤醒：当其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 时，它会唤醒一个或所有等待的线程。
4. 重新竞争锁：被唤醒的线程需要重新竞争获取对象的锁，才能继续执行。

使用场景

• 当一个线程需要等待某个条件成立时，可以使用 wait() 方法。
• 当条件成立时，其他线程可以通过 notify() 或 notifyAll() 唤醒等待的线程。

示例

假设有两个线程，一个生产者和一个消费者：

public class SharedObject {private boolean available = false;public synchronized void waitForSignal() throws InterruptedException {while (!available) {wait(); // 等待信号}}public synchronized void sendSignal() {available = true;notify(); // 发送信号}
}

在这个例子中，waitForSignal() 方法中的 wait() 会阻塞，直到 sendSignal() 方法中的 notify() 被调用。

注意事项

• 必须在 synchronized 块或方法中调用 wait()、notify() 和 notifyAll()。
• 调用 wait() 时，线程会释放锁，调用结束后，线程会重新尝试获取锁。
• 使用 notify() 时，只有一个等待的线程会被唤醒，而 notifyAll() 会唤醒所有等待的线程。
• 为了避免死锁，通常推荐使用 java.util.concurrent 包中的 Lock 接口和相关实现，因为它们提供了更灵活的锁操作。

通过合理使用 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法，线程可以在需要时等待，条件满足时被唤醒，从而实现线程间的有效通信。