Java中的notifyAll()方法详解与应用示例

在Java多线程编程中，线程间的通信是非常重要的一个环节。notifyAll() 方法是Java提供的一个关键机制，用于唤醒所有等待在同一对象上的线程。本文将详细介绍notifyAll() 方法的使用方法、应用场景以及一些实际的代码示例。

notifyAll()方法的基本概念

notifyAll() 是Object类中的一个方法，它用于唤醒所有正在等待该对象的线程。通常与wait() 方法配合使用，wait() 方法使线程进入等待状态，直到其他线程调用notify() 或 notifyAll() 方法将其唤醒。

使用场景

生产者-消费者模型：这是notifyAll() 最常见的应用场景之一。在这个模型中，生产者线程生产数据，消费者线程消费数据。使用notifyAll() 可以确保所有等待的消费者线程都能被唤醒，从而避免某些线程长期等待。
资源竞争：当多个线程竞争有限的资源时，notifyAll() 可以确保所有等待的线程都有机会获取资源。
同步控制：在需要多个线程协同工作的场景中，notifyAll() 可以用来通知所有相关线程状态的改变。

代码示例

下面是一个简单的生产者-消费者模型的示例，展示了notifyAll() 的使用：

class SharedResource {
    private int data;
    private boolean available = false;

    public synchronized void produce(int value) {
        while (available) {
            try {
                wait(); // 如果资源已被生产，等待消费
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        data = value;
        available = true;
        System.out.println("Produced: " + data);
        notifyAll(); // 唤醒所有等待的消费者
    }

    public synchronized int consume() {
        while (!available) {
            try {
                wait(); // 如果没有资源，等待生产
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        available = false;
        System.out.println("Consumed: " + data);
        notifyAll(); // 唤醒所有等待的生产者
        return data;
    }
}

public class ProducerConsumerExample {
    public static void main(String[] args) {
        SharedResource resource = new SharedResource();
        Thread producer = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                resource.produce(i);
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                resource.consume();
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

在这个例子中，notifyAll() 确保了当生产者生产完数据后，所有等待的消费者线程都能被唤醒，从而避免了某些消费者可能永远不会被唤醒的情况。

注意事项

notifyAll() 比 notify() 更安全，因为它不会遗漏任何等待的线程，但它也可能导致不必要的线程唤醒，增加了系统的开销。
在使用notifyAll() 时，确保同步块内的逻辑是正确的，避免死锁或活锁。
线程在被唤醒后，需要重新检查条件是否满足，因为可能有多个线程被唤醒，但只有一个线程能获得锁。

总结

notifyAll() 在Java多线程编程中扮演着重要的角色，特别是在需要协调多个线程的场景中。它提供了更安全的线程唤醒机制，确保所有等待的线程都有机会继续执行。通过上述示例和说明，希望读者能更好地理解和应用notifyAll() 方法，从而编写出更高效、更稳定的多线程程序。