多线程会话管理与wait/notify同步机制详解

本文深入探讨了在多线程环境中，如何使用Java的`wait()`和`notify()`机制来协调消息发送者线程与会话重连守护线程的工作。通过分析一个实际的SMS消息发送场景中的同步问题，文章详细阐述了竞态条件、不恰当的同步对象使用以及`wait`/`notify`误用导致的问题，并提供了一套基于专用锁对象和正确同步逻辑的优化解决方案，旨在帮助开发者理解并正确应用这些并发原语。

引言：多线程消息发送与会话管理挑战

在企业级应用中，批量发送消息（如SMS）是一个常见需求。为了提高吞吐量，通常会采用多线程并发发送的方式。然而，这种模式引入了复杂的并发控制问题，尤其是在涉及共享资源和状态管理时。一个典型的场景是，多个发送线程共享一个会话对象（例如SMPPSession），该会话可能因为网络问题而断开。此时，需要一个独立的“守护”线程来负责检测会话状态并进行重连。在会话重连期间，所有的发送线程必须暂停，直到会话恢复正常才能继续。

Java提供了Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法，配合synchronized关键字，可以实现线程间的协作与通信。然而，不恰当的使用这些机制极易导致死锁、竞态条件或IllegalMonitorStateException等问题。本文将通过一个具体的SMS发送示例，深入分析常见的同步陷阱，并提供一套健壮的解决方案。

wait和notify机制深入解析

wait()、notify()和notifyAll()是Java中用于线程间协作的低级并发原语，它们都属于Object类。

• synchronized块： 使用wait()和notify()系列方法的前提是当前线程必须持有目标对象的监视器锁（monitor lock）。这意味着这些方法必须在synchronized块内部调用，否则会抛出IllegalMonitorStateException。
• wait()： 当一个线程调用某个对象的wait()方法时，它会立即释放该对象的锁，并进入等待状态，直到被其他线程唤醒（通过notify()或notifyAll()）或被中断。
• notify()： 唤醒在该对象上等待的一个任意线程。
• notifyAll()： 唤醒在该对象上等待的所有线程。

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1. 释放锁： wait()方法会释放锁，而notify()/notifyAll()不会立即释放锁，它们只是将等待队列中的线程移动到就绪队列，直到当前线程退出synchronized块或再次调用wait()，锁才会被释放。
2. while循环检查： 调用wait()方法时，必须将其放在一个while循环中，以防止“虚假唤醒”（spurious wakeup）和条件未满足时被唤醒的情况。线程被唤醒后，应重新检查等待条件是否满足。

原代码中的同步问题分析

原始代码尝试使用Client.messages列表作为同步对象来协调Sender和SessionProducer线程，但存在以下几个核心问题：

1. 竞态条件导致ArrayIndexOutOfBoundsException

在Sender线程的run()方法中，存在如下逻辑：

while (!Client.messages.isEmpty()){ // (1) 外部循环条件检查
    synchronized (Client.messages){ // (2) 进入同步块
        if (smppSession.isBind()){
            final String msg = Client.messages.remove(0); // (3) 移除消息
            // ...
        } else {
            try {
                Client.messages.wait();
            } catch (InterruptedException e) { /* ... */ }
        }
    }
}

问题在于(1)处的!Client.messages.isEmpty()检查是在没有持有Client.messages锁的情况下进行的。当多个Sender线程并发执行时，可能会出现以下场景：

• 假设Client.messages中只有一条消息。
• 所有`Sender

以上就是多线程会话管理与wait/notify同步机制详解的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！