Javaのwait()・notify()・notifyAll()メソッドとは？スレッド間通信の重要性を解説

Javaでは、wait()、notify()、notifyAll()という3つのメソッドを使って、スレッド同士が互いに通信（協調動作）を行うことができます。

これらのメソッドには、以下のような重要な特徴があります。

• Objectクラスで定義されたfinalメソッドであるため、すべてのクラスで利用可能
• synchronizedブロックまたはsynchronizedメソッドの中からのみ呼び出し可能
• モニター（ロック）を所有していない状態で呼び出すとIllegalMonitorStateExceptionがスローされる

各メソッドの役割

wait()メソッド

現在実行中のスレッドを待機状態にします。別のスレッドが同じオブジェクトに対してnotify()またはnotifyAll()を呼び出すまで、スレッドは待ち続けます。待機中のスレッドは、オブジェクトのモニター（ロック）を解放する点が重要です。

notify()メソッド

そのオブジェクトのモニター上で待機しているスレッドのうち、1つのスレッドだけを起床（再開）させます。どのスレッドが選ばれるかはJVMの実装に依存します。

notifyAll()メソッド

そのオブジェクトのモニター上で待機しているすべてのスレッドを起床させます。複数のスレッドが同じ条件を待っている場合に適しています。

メソッドの構文

wait()メソッド

public final void wait() throws InterruptedException

notify()メソッド

public final void notify()

notifyAll()メソッド

public final void notifyAll()

実装例：wait()とnotify()を使ったスレッド間通信

次のサンプルコードでは、メインスレッドがjoin()メソッド内でwait()によって待機し、別スレッドが処理完了後にnotify()を呼び出して通知する仕組みを示しています。

public class WaitNotifyTest {
    private static final long SLEEP_INTERVAL = 3000;
    private boolean running = true;
    private Thread thread;

    public void start() {
        print("Inside start() method");
        thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                print("Inside run() method");
                try {
                    Thread.sleep(SLEEP_INTERVAL);
                } catch(InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                synchronized(WaitNotifyTest.this) {
                    running = false;
                    WaitNotifyTest.this.notify(); // 待機中のスレッドへ通知
                }
            }
        });
        thread.start();
    }

    public void join() throws InterruptedException {
        print("Inside join() method");
        synchronized(this) {
            while(running) {
                print("Waiting for the peer thread to finish.");
                wait(); // runningがfalseになるまで待機
            }
            print("Peer thread finished.");
        }
    }

    private void print(String s) {
        System.out.println(s);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        WaitNotifyTest test = new WaitNotifyTest();
        test.start();
        test.join();
    }
}

実行結果

Inside start() method
Inside join() method
Waiting for the peer thread to finish.
Inside run() method
Peer thread finished.

ポイントまとめ

• wait()は必ずwhileループと組み合わせて使用するのが推奨されます。これは、スプリアスウェイクアップ（偶発的な起床）や条件の再確認に対応するためです。
• wait()を呼び出すとモニターのロックが一時的に解放され、notify()によって起床した後、再度ロックを取得して処理を再開します。
• これらのメソッドを正しく使うことで、生産者・消費者問題のようなスレッド間の協調制御を安全に実装できます。