面试题：Java 中的 wait、notify 和 notifyAll 方法有什么作用？

wait、notify 和 notifyAll 是 Java 中用于实现线程间通信和同步的关键方法，它们都是 Object 类的方法，必须在同步代码块或同步方法中使用（即需要持有对象的监视器锁）。它们的作用如下：

1. wait()

作用：使当前线程进入等待状态，并释放持有的对象锁。
行为：
- 调用 wait() 后，当前线程会释放锁，并进入 WAITING 状态。
- 线程会一直等待，直到其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 唤醒它，或者被中断（InterruptedException）。
- 被唤醒后，线程需要重新获取锁才能继续执行。
使用场景：
- 用于线程间的条件等待，例如生产者-消费者模型。

示例：

synchronized (lock) {
    while (conditionNotMet) {
        lock.wait(); // 释放锁并等待
    }
    // 条件满足后继续执行
}

2. notify()

作用：随机唤醒一个正在等待该对象锁的线程。
行为：
- 调用 notify() 后，会从等待队列中随机选择一个线程唤醒。
- 被唤醒的线程需要重新获取锁才能继续执行。
- 如果没有线程在等待，则 notify() 不会有任何效果。
使用场景：
- 用于唤醒单个等待线程，例如生产者-消费者模型中的生产者唤醒消费者。

示例：

synchronized (lock) {
    // 修改条件
    conditionMet = true;
    lock.notify(); // 唤醒一个等待线程
}

3. notifyAll()

作用：唤醒所有正在等待该对象锁的线程。
行为：
- 调用 notifyAll() 后，会唤醒所有等待队列中的线程。
- 被唤醒的线程需要竞争获取锁，只有获取锁的线程才能继续执行。
- 如果没有线程在等待，则 notifyAll() 不会有任何效果。
使用场景：
- 用于唤醒所有等待线程，例如多个消费者等待生产者生产数据。

示例：

synchronized (lock) {
    // 修改条件
    conditionMet = true;
    lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待线程
}

4. 关键点总结

方法	作用	释放锁	唤醒线程数量	使用场景
`wait()`	使当前线程等待并释放锁	是	–	线程条件等待
`notify()`	唤醒一个等待线程	否	1	唤醒单个线程
`notifyAll()`	唤醒所有等待线程	否	全部	唤醒所有线程

5. 注意事项

必须在同步代码块中使用：
- wait()、notify() 和 notifyAll() 必须在 synchronized 代码块或方法中调用，否则会抛出 IllegalMonitorStateException。
条件检查：
- 使用 wait() 时，通常需要在 while 循环中检查条件，而不是 if，以避免虚假唤醒（spurious wakeup）。
锁的竞争：
- 被唤醒的线程需要重新竞争锁，因此可能会存在竞争问题。
中断处理：
- wait() 方法可能会抛出 InterruptedException，需要妥善处理中断。

6. 示例：生产者-消费者模型

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

    public synchronized void produce(int newValue) {
        while (available) {
            try {
                wait(); // 等待消费者消费
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        value = newValue;
        available = true;
        notifyAll(); // 唤醒所有消费者
    }

    public synchronized int consume() {
        while (!available) {
            try {
                wait(); // 等待生产者生产
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        available = false;
        notifyAll(); // 唤醒所有生产者
        return value;
    }
}