一、为什么需要 wait() 和 notify() ？
举一个典型的例子：
这里，ATM机就看作是锁，而4位老哥就是竞争锁的4个线程。1号老哥在ATM机进进出出，并没有实质性地释放锁；但由于ATM机中始终没钱，1号老哥也取不了钱。1号老哥陷入忙等，其它老哥竞争不到ATM机（即竞争不到CPU资源），一直在阻塞，也什么事情都干不了。
这里就出现了一个问题：线程饿死。 有些同学可能疑惑，线程不是会有记账信息吗？记账信息不就可以解决问题吗？但实际上，线程的记账信息是一个比较宏观的东西，它需要多个线程多运行一段时间才能生成，而上面线程饿死时1号线程进进出出的情况是一瞬间的事情，因此记账信息也无法解决。
而使用 wait() 和 notify() 就可以有效解决上述问题。如果情况是这样的：
wait()：发现条件不满足或时机不成熟时，就先让1号线程先阻塞等待。
notify()： 当其它线程构造了一个成熟的条件时，就可以通知唤醒1号。1号被唤醒后，又可以参与锁的竞争了。
这也类似于篮球场上运动员的活动。每个运动员都是独立的 “执行流”，可以认为是一个 “线程”。而完成一个具体的进攻得分动作，则需要多个运动员相互配合，按照一定的顺序执行一定的动作：线 程1先 “传球”， 线程2才能 “扣篮”。要扣篮的运动员需要wait传球的运动员把球传过去，才能扣篮；而传球的运动员把球传过去这一操作就类似于notify；扣篮运动员拿到了球，就结束了wait，可以进行后续的操作即扣篮了。
二、方法用法解析
1、wait() 与 notify()
（1）wait() 的作用、结束等待的条件与使用条件
wait 做的事情：
- 释放当前的锁。
- 使当前执行代码的线程进入阻塞等待（把线程放到等待队列中）。
满足一定条件时（收到通知时）被唤醒，同时重新尝试获取这个锁。
wait 结束等待的条件：
- 其他线程调用该对象的 notify 方法。
- wait 等待时间超时 （wait 方法提供一个带有 timeout 参数的版本，来指定等待时间）。
- 其他线程调用该等待线程的 interrupted 方法，导致 wait 抛出 InterruptedException 异常。
wait() 方法的官方文档解释如下：
注意wait()的使用条件：wait() 必须搭配 synchronized 来使用，wait()必须写到synchronized代码块里面（notify 方法也必须在synchronized代码块中使用）。脱离 synchronized 使用 wait() 会直接抛出异常。如以下代码所示：
public class Test { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Object obj = new Object(); System.out.println("wait之前："); obj.wait(); // 所有可能会引起线程阻塞等到的方法都会抛出 InterruptedException 受查异常 System.out.println("wait之后："); } }
这个代码中，直接调用了obj.wait()而没有加锁，运行后，抛出了 IllegalMonitorStateException（非法的锁状态异常）：
如果还没有获取到锁就尝试解锁，运行后就会抛出非法的锁状态异常。这里的代码抛出该异常正是这个原因：wait()方法内部有一步重要的操作：先解锁，再阻塞等待。
因此，在使用 wait() 前，必须先加锁，把wait()写到synchronized代码块内部。同时，Java也规定调用 notify() 也必须在synchronized代码块中。
并且，加锁的锁对象必须要与调用wait()的锁对象是同一个。如果加锁对象与调用wait()的对象不是同一个，也会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。
synchronized (obj) { obj.wait(); }
（2）wait() 与 notify() 的使用示例
注意：在代码中使用wait()和notify()时，必须先执行wait()再执行notify()才有效。如果还没有wait()，就调用了notify()，此时就相当于一炮打空了。此时wait()的线程无法被唤醒，但代码也不会抛出其他异常（没有额外的副作用，但代码也不能正确执行）。
运行以下代码：分别创建了t1和t2两个线程，它们对同一个对象加锁，并且让t1线程中执行wait()，t2线程中执行notify()。先后启动t1和t2线程，观察结果：
public class Test2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Object locker = new Object(); Thread t1 = new Thread(() -> { try { System.out.println("wait开始"); synchronized (locker) { locker.wait(); } System.out.println("wait结束"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); t1.start(); Thread.sleep(1000); //保证t1先启动，wait()先执行 Thread t2 = new Thread(() -> { synchronized (locker) { System.out.println("notify开始"); locker.notify(); System.out.println("notify结束"); } }); t2.start(); } }
运行结果：
3）分析代码运行结果
在上述代码中，t1先执行。当t1执行到wait()时候，t1的锁被wait()释放，且t1自身进入阻塞等待状态。
1s后，t2获取到锁并开始执行。当t2执行到notify()时，就会通知t1线程唤醒。
注意，由于notify()是在synchronized的内部，因此只有等到t2释放了锁，t1才能再竞争到锁，并继续向下执行。因此，控制台上先输出“notify结束”，再输出“wait结束”。
在上述代码中，虽然t1是先执行的，但是可以通过wait()，notify()的控制让t2先执行一些逻辑；t2执行完之后，notify()唤醒t1（相当于传球操作），t1再继续向下执行（相当于扣篮操作）。这就体现了所谓“wait和notify让线程执行的顺序更加可控”。
而wait()的初心，正是为了实现阻塞的效果。只有某一个线程暂时进入阻塞了，线程之间的执行顺序才能发生变化。
并且，wait()阻塞等待会让线程进入 WAITING 状态。
（4）join() 与 wait() 的区别
这里也体现了 join() 与 wait() 作用效果上的一个区别。
join() 只能是让t2线程先执行完，再继续执行t1，此时t1与t2之间一定是串行的。而通过wait()和notify()，可以让t2执行完一部分，再让t1执行……t1执行一部分，再让t2执行……t2再执行一部分，再让t1执行……
（5）带参数的wait方法：wait(timeout)
wait() 方法存在一种重载的可以带参数方法。带参数的方法 wait(long timeout) 可以指定一个等待的超时时间timeout。如果线程的wait的时长大于等于超时时间timeout后还没有别的线程notify它，它就会自己唤醒自己。
（6）notifyAll() 唤醒等待同一对象的全部线程
唤醒操作还有一个notifyAll()。
可能有一种情况：有多个线程，wait着同一个对象。比如，在t1、t2、t3中都调用了object.wait()，此时如果在main中调用的是object.notify()，那么会随机唤醒上述的一个线程，而另外两个线程仍然处于waiting状态；如果是调用了object.notifyAll()，此时就会把上述三个线程都唤醒，然后这三个线程都会重新竞争锁，然后依次执行。
注意，仍然要等到t1、t2、t3的都wait()了再去notify()它们，不然又要“空打一炮”了。
三、wait() 与 sleep()、join() 的区别
1、wait() 和 sleep()
这两个方法最大的区别在于被设计出来的初心（即要解决的问题）不同。wait() 要解决的是线程之间的顺序控制问题，而sleep()只是单纯地让当前线程休眠一会儿。
正因如此，进一步地在使用上也有明显的区别，如wait()必须搭配锁来使用，而sleep()不需要。sleep() 是让程序暂停执行指定的时间并让出CPU给其它线程，当时间到了又会自动恢复运行状态；而wait()只有被唤醒之后，线程才会重新尝试获取锁，获取到了锁才能继续执行。
2、wait() 和join()
join()方法是让线程t1等待线程t2线程完全结束（完成其执行）再执行。它主要起同步的作用，使线程之间的执行从“并行”变成“串行”。也就是说，当我们在线程t1中调用了线程t2的join()方法时，线程执行过程发生改变：线程t1必须等待线程t2执行完毕后，才可以继续执行下去。
二者存在于不同的java包中（wait()方法在java.lang.Object中声明，而join()方法在java.lang.Thread中声明），wait()方法用于线程间通信（notify() 唤醒正在wait()的线程，这样的交互看成是一种通信），而join()方法用于在多个线程之间添加排序：第二个线程需要在第一个线程完全执行完成后才能开始执行。
此外，我们可以通过使用notify()或notifyAll()方法唤醒wait()，但是我们不能中途打破join()所施加的等待。
最后，wait()需要在synchronized代码块中使用，而join()不需要。
四、总结
1、wait() 和 notify() 方法都必须搭配 synchronized 和同一个锁对象，如果wait()和notify()作用于不同的锁对象，是没有任何作用的。
2、如果一个线程调用对象的notify()方法，但该线程并不处于wait的状态中，notify()不会产生作用（也没有副作用）。
3、如果有多个线程在wait()，notify()是只随机唤醒一个，而notifyAll()则是唤醒所有。
