Почему вызов wait() принято помещать в цикл while, а не в if?

Вторая причина важнее первой и часто выпадает из ответа: notify лишь переводит поток в очередь на монитор, а захватить его он сможет только после освобождения — за это время другой поток вполне может войти и снова нарушить условие. Поэтому проснувшийся обязан перепроверить состояние, а значит нужен цикл. Полезно тут же назвать связанные факты: wait освобождает монитор, а sleep — нет; вызывать wait и notify можно только владея монитором, иначе IllegalMonitorStateException; notifyAll безопаснее notify, потому что notify может разбудить не того ждущего и привести к зависанию. В современном коде вместо этой пары обычно берут Condition или готовые примитивы из java.util.concurrent.

synchronized (lock) {
    while (queue.isEmpty()) {
        lock.wait();
    }
    return queue.poll();
}