为什么wait和notify只能在synchronized中？

前言

wait和notify必须在synchronized块中，否则会抛出IllegalMonitorStateException。

原因

代码示例

class BlockingQueue {
    Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();

    public void give(String data) {
        buffer.add(data);
        notify();                   
    }

    public String take() throws InterruptedException {
        while (buffer.isEmpty())    
            wait();
        return buffer.remove();
    }
}

代码示例的问题所在

一个消费者调用take，发现buffer.isEmpty。
在消费者调用wait之前，由于cpu的调度，消费者线程被挂起，生产者调用give，然后notify。
然后消费者调用wait (注意，由于错误的条件判断，导致wait调用在notify之后，这是关键)。
如果很不幸的话，生产者产生了一条消息后就不再生产消息了，那么消费者就会一直挂起，无法消费，造成死锁。

关键

总是让give/notify和take/wait为原子操作。wait/notify是线程之间的通信，他们存在竞态，我们必须保证在满足条件的情况下才进行wait。换句话说，如果不加锁的话，那么wait被调用的时候可能wait的条件已经不满足了(如上述)。由于错误的条件下进行了wait，那么就有可能永远不会被notify到，所以我们需要强制wait/notify在synchronized中。