[JAVA] 스레드와 wait()와 notify() 상호작용

1️⃣ 상황 설정

• 공유 객체 obj가 있음 → 모니터 포함
• 두 스레드: Thread A(생산자), Thread B(소비자)
• 목적: Thread A가 데이터를 생산하면 Thread B가 소비

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2️⃣ 모니터 구조 그림

 

[Object obj]
 ┌──────────────┐
 │   Monitor    │
 │ ┌────────┐  │
 │ │ Lock   │  │ ← 현재 락 소유 스레드
 │ └────────┘  │
 │ ┌────────┐  │
 │ │ Wait Q │  │ ← wait() 호출 스레드 대기 큐
 │ └────────┘  │
 └──────────────┘

• Lock: 현재 객체의 모니터를 점유한 스레드
• Wait Q: wait() 호출로 대기 중인 스레드 목록

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3️⃣ 실행 흐름 예제

 

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

    public synchronized void produce(int val) {
        while (available) { // 데이터 있으면 기다림
            try { wait(); } catch (InterruptedException e) {}
        }
        value = val;
        available = true;
        notify(); // 소비자 깨움
    }

    public synchronized int consume() {
        while (!available) { // 데이터 없으면 기다림
            try { wait(); } catch (InterruptedException e) {}
        }
        available = false;
        notify(); // 생산자 깨움
        return value;
    }
}

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4️⃣ 스레드 흐름

4-1. Thread A (생산자)

1. synchronized(obj) → 모니터 락 획득
2. 데이터가 이미 있으면 wait() 호출 → 락 해제, Wait Q로 이동
3. Wait Q에 들어간 Thread A → 대기 상태

4-2. Thread B (소비자)

1. synchronized(obj) → 락 획득 가능 (Thread A는 락 해제했으므로)
2. 데이터 사용 → available = false
3. notify() 호출 → Wait Q에서 Thread A를 깨어나도록 알림
4. Thread B 종료 → 락 해제

4-3. Thread A 깨어남

1. Wait Q에서 깨어난 Thread A → 락 재획득 대기
2. 락 획득 후 produce() 계속 실행

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5️⃣ 그림으로 이해 (타임라인)

 

Time →
Thread A: |--synchronized-->|--wait()-->[Wait Q]
Thread B:        |--synchronized-->|--consume()-->|--notify()-->[Thread A 깨어남]
Thread A:                              |--락 획득-->|--continue produce

• wait() → 대기 큐로 이동 + 락 해제
• notify() → 대기 큐에서 하나를 깨움
• 모든 동작은 모니터(락) 안에서 이루어짐 → 스레드 안전 보장

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💡 핵심 요약

1. 모니터 = 락 + wait 큐
2. synchronized → 락 획득
3. wait() → 락 해제, 대기 큐 이동
4. notify() → 대기 큐 중 하나 깨어나 실행 준비
5. 대기 스레드는 락 획득 후 실행 재개