Synchronized关键字与wait、notify、notifyAll方法的关系与使用

# 1. Synchronized关键字的基本概念和作用

在 Java 中，Synchronized 关键字是一种线程同步的机制，用于控制对共享资源的访问。通过对代码块或方法添加 Synchronized 关键字，可以确保在同一时刻只有一个线程可以访问被 Synchronized 修饰的代码块或方法，从而避免多个线程同时操作共享资源而导致数据不一致或产生错误。

#### 1.1 Synchronized关键字在Java中的作用及原理

Synchronized 关键字可以应用于实例方法、静态方法和代码块（对象锁和类锁）。在实例方法上加 Synchronized 关键字时，它锁的是对象实例；在静态方法上加 Synchronized 关键字时，它锁的是类的 Class 对象；在代码块上加 Synchronized 关键字时，需要指定一个对象作为锁。当线程进入 Synchronized 修饰的代码块时，会尝试获取锁，如果锁已被其他线程获取，则会被阻塞，直到获取到锁为止。

#### 1.2 Synchronized关键字的使用方法和注意事项

- 使用方法：通过在关键代码段前加上 Synchronized 关键字来实现同步。
- 注意事项：避免在 Synchronized 块中执行耗时操作，以免影响并发效率；避免在 Synchronized 块内部调用其他可能造成死锁的 Synchronized 方法；尽量减小 Synchronized 块的粒度，避免长时间持有锁。

在下文中，我们将详细探讨 wait、notify、notifyAll 方法与 Synchronized 关键字的协作，以实现多线程间的协同工作。

# 2. wait方法的功能和使用场景

在多线程编程中，wait方法是Object类中的一个实例方法，它用于使当前线程进入等待状态，同时释放对象监视器（锁），直到其他线程调用notify或notifyAll方法唤醒该线程。

### 2.1 wait方法的作用和含义

wait方法的主要作用是使当前线程进入等待状态，同时释放对象监视器（锁）。在调用wait方法之前，线程必须先获得对象的监视器，即在synchronized方法或synchronized块中调用wait方法。调用wait方法后，当前线程会进入对象的等待队列中，并且释放对象的锁。直到其他线程调用notify或notifyAll方法唤醒了这个等待的线程，该线程才能重新进入就绪状态，竞争对象的监视器。

### 2.2 wait方法与Synchronized关键字的配合使用

通常情况下，wait方法与Synchronized关键字一起使用，用于实现多线程之间的协作。在使用wait方法时，需要先通过Synchronized关键字获得对象的监视器，然后调用wait方法进入等待状态。

以下是一个简单的示例代码：

public class WaitNotifyExample {
    public synchronized void doWait() {
        System.out.println("Thread is waiting...");
        try {
            wait(); // 调用wait方法，当前线程处于等待状态
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Thread is awakened...");
    }

    public synchronized void doNotify() {
        notify(); // 唤醒在对象监视器上等待的单个线程
    }
}

### 2.3 wait方法在多线程同步中的应用示例

下面我们通过一个生产者-消费者模式的示例来展示wait方法在多线程同步中的应用：

public class WaitNotifyExample {
    public static void main(String[] args) {
        final Object lock = new Object();
        Thread producer = new Thread(new Producer(lock));
        Thread consumer = new Thread(new Consumer(lock));

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

    static class Producer implements Runnable {
        private final Object lock;

        Producer(Object lock) {
            this.lock = lock;
        }

        public void run() {
            synchronized (lock) {
                // 生产物品
                System.out.println("Producer is producing...");
                // 通知消费者可以消费
                lock.notify();
            }
        }
    }

    static class Consumer implements Runnable {
        private final Object lock;

        Consumer(Object lock) {
            this.lock = lock;
        }

        pu