java中wait和notify的虚假唤醒问题

Posted 2021-03-01 经典鸡翅

前言

本篇博客来自 https://www.cnblogs.com/clover-forever/p/12616869.html

自己在此记录一下，方便日后复习。

虚假唤醒的概念

jdk官方文档解释：

 

 

 

所以说在wait和notify一块使用时，如果使用if作为条件时，会有虚假唤醒的情况发生，所以必须使用while作为循环条件。下面来举例实验：

首先，创建一个资源类：（在多线程中，一般都是资源类和线程操作解耦，不放在用同一个类中，只有在线程操作资源类时，才会创建资源类的对象）

package com.test;

/**
 * 资源类
 * @author Huxudong
 * @createTime 2020-04-01 21:57:39
 **/
public class Resource {
    /** 产品数 */
    private int product = 0;

    /** 进货 */
    public synchronized void get() {
        if(product >= 10) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+"产品已满!");
            /** 当商品已经满的时候，进货线程挂起 */
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        /** 进货 */
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+ ++product);
        /** 唤醒其他线程 */
        this.notifyAll();
        
    }

    /** 售货 */
    public synchronized void sale() {
        if(product <= 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+"产品已空");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        /** 售货 */
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+ --product);
        /** 唤醒其他线程 */
        this.notify();
    }
}

然后再创建线程来操作我们的资源类（通过java8新特性Lambda表达式直接创建）

package com.test;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 线程操作资源类，实现线程与资源类的解耦合
 * @author Huxudong
 * @createTime 2020-04-01 23:13:54
 **/
public class TestPc {
    public static void main(String[] args) {
        Resource resource = new Resource();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                try {
                    /** 睡眠，便于观察结果 */
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                resource.get();
            }
        },"生产者A").start();



        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                resource.sale();
            }

        },"消费者C").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 20; i++) {

                resource.get();
            }

        },"生产者B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                resource.sale();
            }

        },"消费者D").start();
    }
}

先来看看如果使用if条件会发生什么：

 

对，你没看错，怎么可能会出现负数呢，这肯定是不对的。冷静下来分析一下，还是有点头绪，知道哪里出现了问题的（那你是一个处事不惊的人，很厉害）。

来，分析一下，一开始先调用了消费者C,D线程（因为我们写了睡眠在生产者中），消费者此时发现此时product资源为0，所以，消费者C,D这两个兄弟，没办法只能调用wait方法，睡眠了，并且释放了锁。

但是此时第一个消费者已经苏醒了，发动机开始生产产品了，并且生产之后，又唤醒了所有等待的消费者线程。这消费者C,D两兄弟终于苏醒了，D哥们先获得了锁，所以就先消费了一个产品，然后就又发现没有产品了，又伤心的休眠去了，但是不要忘了，此时还有一个C哥们被唤醒了啊，你唤醒了人家，人家总的干点什么事情吧，不然这多难受，刚好不巧的是，此时的判断条件是if，所以此时C哥们便不受条件的约束，接着上面自己睡眠的代码处执行，毅然决然的又去消费了一个产品，原来D哥们消费后，就已经为0了，这个C哥们再去消费减一，不就是-1了吗，以此类推分析。发现如果判断条件用不好，此时唤醒的C哥们就相当于虚假唤醒的了，会给程序带来不可预估的错误。所以在这里判断必须要使用while，先来看看把if换成while的结果。

 这回结果就比较正常了，为什么使用while就可以呢，因为像上文所说，即使唤醒了所有的消费者线程，此时会不停while循环判断，如果此时条件是为0，那么C哥们就不能出while，那么他也就不回执行下面消费产品的减减操作了，那么就会避免了这种错误。这也是官方提倡的在使用wait  和notifyAll的时候，必须使用while循环条件判断。