为什么wait/notify必须要强制要求放在synchronized中

1 为什么wait/notify必须要强制要求放在synchronized中

在日常开发，我们都知道wait/notify有着非常固定的一套模板，就是下面的样子，synchronized同步块包裹着Object.wait()方法，如果不通过同步块包住的话JVM会抛出IllegalMonitorStateException异常。

synchronized(lock) {
    while(!condition){
        lock.wait();
    }
}

那么为什么要限制这么写呢？

2 如果Object.wait()/notify不需要同步

假设我们自己实现了一个BlockingQueue的代码。 如果Object.wait()/notify不需要同步，那么我们的代码会形如下面这样。

class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();

    public void give(String data) {
        buffer.add(data);
        notify();                   // 往队列里添加的时候notify，因为可能有人在等着take
    }

    public String take() throws InterruptedException {
        while (buffer.isEmpty())    // 用while，防止spurious wakeups（虚假唤醒）
            wait(); // 当buffer是空的时候就等着别人give
        return buffer.remove();
    }
}

如果上面的代码可以执行的话，多线程情况下会出现一种情况：

1、 当前buffer是空的，这时来了一个take的请求，尚未执行到wait语句
2、 同时又来了一个give请求，完整执行完了整个give方法并且发送了notify
3、 此时take方法才走到wait，因为它错过了上一个notify，所以会在明明buffer不空的情况下挂起线程，take方法挂起。假如再没有人调用过give方法了，在业务上的表现就会是这个take线程永远也取不到buffer中的内容

3 为什么要在JVM层面抛异常

因为你只要用notify，那就是为了在多线程环境下同步，notify/wait机制本身就是为了多线程的同步而存在的，那就只能配套synchronized，所以为了防止上面情况的发生，就直接强制抛异常来限制开发的代码模式了。

4 如果没有wait/notify

试想一种场景，如果没有wait/notify的挂起唤醒机制，该如何实现BlockingQueue

class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();

    public void give(String data) {
        buffer.add(data);
    }

    public String take() throws InterruptedException {
        while(buffer.isEmpty) {
            sleep(10);
        }
        return buffer.remove();
    }
}

如果没有wait/notify，那么在take的时候只能通过while循环不停轮询判断buffer是否为空来实时获取buffer的最新状态，那么势必会造成两种情况：

1、 sleep时间过短，那么线程将一直不行循环抢占CPU，造成CPU打满
2、 sleep时间过长，那么将会影响take的时效性

综上，针对于BlockingQueue这样的场景，同步块 + wait/notify 或者 lock + signal/await 就是标配

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