Java 多執行緒進階：wait/notify 機制、執行緒優先級、執行緒群組與 SwingUtilities 實務

前言

Java 物件內建的 wait()、notify()、notifyAll() 是執行緒協作的基石。本文系統整理這組底層 API、執行緒優先級與群組的實務觀點，並補充 Swing/AWT 事件派發執行緒（EDT）的跨執行緒 UI 更新技巧。

一、Object 監視器方法：wait / notify / notifyAll

前置條件

呼叫前必須持有該物件的鎖（在 synchronized 區塊或方法內）。

方法語意

• wait()：釋放鎖，進入等待集合，直到
  • 被 notify()/notifyAll() 喚醒
  • 被 Thread.interrupt() 中斷
  • 超時（wait(long timeout)）
  喚醒後重新競爭鎖。
• notify()：隨機喚醒一個等待該物件的執行緒。
• notifyAll()：喚醒所有等待該物件的執行緒。

最佳實踐

1. 永遠在 while 迴圈中檢查條件，防止虛假喚醒：

   synchronized (lock) {
       while (!condition) {
           lock.wait();
       }
       // 執行關鍵區段
   }
   

2. 預設使用 notifyAll()。僅在確定等待集合中所有執行緒條件相同、且喚醒任一個即可滿足後續邏輯時，才考慮 notify()（效能優化，風險較高）。
3. 不要自行造輪子：生產環境請直接使用 java.util.concurrent 套件（BlockingQueue、CountDownLatch、Semaphore、ReentrantLock、Condition 等），JDK 1.5+ 已內建。

二、執行緒優先級

• Thread.setPriority(int) 範圍 1（MIN）~ 10（MAX），預設 5（NORM）。
• 映射至 OS 排程器視實作而定：多個 Java 優先級可能對應同一 OS 優先級，不可倚賴精確調度。
• 避免調整優先級解決死結/飢餓：通常只是將問題轉移。正解在於鎖粒度縮減、無鎖資料結構、公平鎖或架構重構。

三、執行緒群組

• ThreadGroup 設計初衷為階層式管理，但功能薄弱（stop()、suspend()、resume() 已棄用）。
• 唯一實用方法：uncaughtException(Thread t, Throwable e) — 可覆寫實作全域例外處理（記錄、重啟服務、關閉系統）。
• 建議：直接使用 Thread 同等方法，不依賴 ThreadGroup。

四、SwingUtilities：跨執行緒更新 UI

核心規則

所有 Swing 元件建立、狀態變更、繪圖必須在事件派發執行緒（EDT）執行。

兩大靜態方法

範例：背景執行緒安全顯示對話框

void showHelloThereDialog() {
    Runnable task = () -> JOptionPane.showMessageDialog(mainFrame, "Hello There");
    SwingUtilities.invokeLater(task); // 非阻塞
}

AWT 相容

java.awt.EventQueue.invokeLater/AndWait 功能相同，適用於純 AWT 專案。

五、總結對照表

結語

掌握 wait/notify 底層語意有助於理解高階並發工具原理，但實務開發請拥抱 java.util.concurrent。執行緒優先級與群組屬於「了解即可、勿深度依賴」範疇。Swing/AWT 開發者務必內化 EDT 規則，善用 SwingUtilities 避免競態條件與凍結介面。