Java多線程中的虛假喚醒和如何避免

先來看一個(gè)例子

一個(gè)賣面的面館广恢,有一個(gè)做面的廚師和一個(gè)吃面的食客,需要保證呀潭,廚師做一碗面钉迷,食客吃一碗面,不能一次性多做幾碗面钠署,更不能沒有面的時(shí)候吃面糠聪;按照上述操作,進(jìn)行十輪做面吃面的操作谐鼎。

用代碼說話

首先我們需要有一個(gè)資源類舰蟆,里面包含面的數(shù)量,做面操作,吃面操作身害;
當(dāng)面的數(shù)量為0時(shí)味悄,廚師才做面,做完面题造,需要喚醒等待的食客傍菇,否則廚師需要等待食客吃完面才能做面;
當(dāng)面的數(shù)量不為0時(shí)界赔,食客才能吃面,吃完面需要喚醒正在等待的廚師牵触,否則食客需要等待廚師做完面才能吃面淮悼;
然后在主類中,我們創(chuàng)建一個(gè)廚師線程進(jìn)行10次做面揽思,一個(gè)食客線程進(jìn)行10次吃面袜腥;
代碼如下:

package com.duoxiancheng.code;

/**
 * @user: code隨筆
 */

class Noodles{

    //面的數(shù)量
    private int num = 0;

    //做面方法
    public synchronized void makeNoodles() throws InterruptedException {
        //如果面的數(shù)量不為0,則等待食客吃完面再做面
        if(num != 0){
            this.wait();
        }

        num++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"做好了一份面钉汗,當(dāng)前有"+num+"份面");
        //面做好后羹令,喚醒食客來吃
        this.notifyAll();
    }

    //吃面方法
    public synchronized void eatNoodles() throws InterruptedException {
        //如果面的數(shù)量為0,則等待廚師做完面再吃面
        if(num == 0){
            this.wait();
        }

        num--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了一份面损痰,當(dāng)前有"+num+"份面");
        //吃完則喚醒廚師來做面
        this.notifyAll();
    }

}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        Noodles noodles = new Noodles();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.makeNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"廚師A").start();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.eatNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"食客甲").start();

    }

}

輸出如下:

image

可以見到是交替輸出的福侈;

如果有兩個(gè)廚師,兩個(gè)食客,都進(jìn)行10次循環(huán)呢卢未?

Noodles類的代碼不用動(dòng)肪凛,在主類中多創(chuàng)建兩個(gè)線程即可,主類代碼如下:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        Noodles noodles = new Noodles();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.makeNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"廚師A").start();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.makeNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"廚師B").start();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.eatNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"食客甲").start();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                        noodles.eatNoodles();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"食客乙").start();

    }
}

此時(shí)輸出如下:

在這里插入圖片描述

虛假喚醒

上面的問題就是"虛假喚醒"辽社。
當(dāng)我們只有一個(gè)廚師一個(gè)食客時(shí)伟墙,只能是廚師做面或者食客吃面,并沒有其他情況滴铅;
但是當(dāng)有兩個(gè)廚師戳葵,兩個(gè)食客時(shí),就會(huì)出現(xiàn)下面的問題:

  1. 初始狀態(tài)


    image
  2. 廚師A得到操作權(quán)汉匙,發(fā)現(xiàn)面的數(shù)量為0拱烁,可以做面,面的份數(shù)+1盹兢,然后喚醒所有線程邻梆;
    image
  3. 廚師B得到操作權(quán),發(fā)現(xiàn)面的數(shù)量為1绎秒,不可以做面浦妄,執(zhí)行wait操作;


    image
  4. 廚師A得到操作權(quán),發(fā)現(xiàn)面的數(shù)量為1剂娄,不可以做面蠢涝,執(zhí)行wait操作;


    image
  5. 食客甲得到操作權(quán)阅懦,發(fā)現(xiàn)面的數(shù)量為1和二,可以吃面,吃完面后面的數(shù)量-1耳胎,并喚醒所有線程惯吕;
image
  1. 此時(shí)廚師A得到操作權(quán)了,因?yàn)槭菑膭偛抛枞牡胤嚼^續(xù)運(yùn)行怕午,就不用再判斷面的數(shù)量是否為0了废登,所以直接面的數(shù)量+1,并喚醒其他線程郁惜;
image
  1. 此時(shí)廚師B得到操作權(quán)了堡距,因?yàn)槭菑膭偛抛枞牡胤嚼^續(xù)運(yùn)行,就不用再判斷面的數(shù)量是否為0了兆蕉,所以直接面的數(shù)量+1羽戒,并喚醒其他線程;


    image

    這便是虛假喚醒虎韵,還有其他的情況易稠,讀者可以嘗試畫畫圖分析分析。

解決方法

出現(xiàn)虛假喚醒的原因是從阻塞態(tài)到就緒態(tài)再到運(yùn)行態(tài)沒有進(jìn)行判斷劝术,我們只需要讓其每次得到操作權(quán)時(shí)都進(jìn)行判斷就可以了缩多;
所以將

if(num != 0){
    this.wait();
}

改為

while(num != 0){
    this.wait();
}

if(num == 0){
    this.wait();
}

改為

while(num == 0){
    this.wait();
}

即可。

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