阿里面試題,Java中wait()方法為什么要放在同步塊中促煮?

某天我在****的時候邮屁,突然有個小伙伴微信和我說:“狼哥,求教為毛wait()要放在同步塊中菠齿?”

image.png

我頓時覺得**一緊佑吝,仔細(xì)回顧一下,如果wait()方法不在同步塊中泞当,代碼的確會拋出IllegalMonitorStateExeception:

public class WaitInSyncBlockTest {

    @Test
    public void test() {
        try {
            new Object().wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

結(jié)果是:


image.png

但是,為毛呢民珍?襟士?為毛呢?我也不知道啊嚷量。

機智如我立刻假裝正在開會忙得不可開交陋桂,回了一條:“開會中,今晚吃飯和你細(xì)說蝶溶∈壤”

image.png

經(jīng)過一番谷歌百度之后宣渗,我找到了答案。

Lost Wake-Up Problem

事情得從一個多線程編程里面臭名昭著的問題"Lost wake-up problem"說起梨州。

這個問題并不是說只在Java語言中會出現(xiàn)痕囱,而是會在所有的多線程環(huán)境下出現(xiàn)。

假如我們有兩個線程暴匠,一個消費者線程鞍恢,一個生產(chǎn)者線程。生產(chǎn)者線程的任務(wù)可以簡化成將count加一每窖,而后喚醒消費者帮掉;消費者則是將count減一,而后在減到0的時候陷入睡眠:

生產(chǎn)者偽代碼:

count+1;
notify();

消費者偽代碼:

while(count<=0)
   wait()

count--

熟悉多線程的朋友一眼就能夠看出來窒典,這里面有問題蟆炊。什么問題呢?

生產(chǎn)者是兩個步驟:

  1. count+1;
  2. notify();

消費者也是兩個步驟:

  1. 檢查count值瀑志;
  2. 睡眠或者減一涩搓;

萬一這些步驟混雜在一起呢?比如說后室,初始的時候count等于0缩膝,這個時候消費者檢查count的值,發(fā)現(xiàn)count小于等于0的條件成立岸霹;就在這個時候疾层,發(fā)生了上下文切換,生產(chǎn)者進來了贡避,噼噼啪啪一頓操作痛黎,把兩個步驟都執(zhí)行完了,也就是發(fā)出了通知刮吧,準(zhǔn)備喚醒一個線程湖饱。這個時候消費者剛決定睡覺,還沒睡呢杀捻,所以這個通知就會被丟掉井厌。緊接著,消費者就睡過去了……

image.png

這就是所謂的lost wake up問題致讥。

那么怎么解決這個問題呢仅仆?

現(xiàn)在我們應(yīng)該就能夠看到,問題的根源在于垢袱,消費者在檢查count到調(diào)用wait()之間墓拜,count就可能被改掉了。

這就是一種很常見的競態(tài)條件请契。

很自然的想法是咳榜,讓消費者和生產(chǎn)者競爭一把鎖夏醉,競爭到了的,才能夠修改count的值涌韩。

于是生產(chǎn)者的代碼是:

tryLock()

count+1

notify()

releaseLock()

消費者的代碼是:

tryLock()

while(count <= 0)
  wait()
  
count-1

releaseLock

注意的是畔柔,我這里將兩者的兩個操作都放進去了同步塊中。

現(xiàn)在來思考一個問題贸辈,生產(chǎn)者代碼這樣修改行不行释树?

tryLock()

count+1

notify()

releaseLock()

答案是,這樣改毫無卵用擎淤,依舊會出現(xiàn)lost wake up問題奢啥,而且和無鎖的表現(xiàn)是一樣的。

終極答案

所以嘴拢,我們可以總結(jié)到桩盲,為了避免出現(xiàn)這種lost wake up問題,在這種模型之下席吴,總應(yīng)該將我們的代碼放進去的同步塊中赌结。

Java強制我們的wait()/notify()調(diào)用必須要在一個同步塊中,就是不想讓我們在不經(jīng)意間出現(xiàn)這種lost wake up問題孝冒。

不僅僅是這兩個方法柬姚,包括java.util.concurrent.locks.Condition的await()/signal()也必須要在同步塊中:

    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    private Condition condition = lock.newCondition();

    @Test
    public void test() {
        try {
            condition.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
image.png

準(zhǔn)確的來說,即便是我們自己在實現(xiàn)自己的鎖機制的時候庄涡,也應(yīng)該要確保類似于wait()和notify()這種調(diào)用量承,要在同步塊內(nèi),防止使用者出現(xiàn)lost wake up問題穴店。

Java的這種檢測是很嚴(yán)格的撕捍。它要求的是,一定要處于鎖對象的同步塊中泣洞。舉例來說:

    private Object obj = new Object();

    private Object anotherObj = new Object();

    @Test
    public void produce() {
        synchronized (obj) {
            try {
                anotherObj.notify();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

這樣是沒有什么卵用的忧风。一樣出現(xiàn)IllegalMonitorStateException。

可以拿去套路面試官的話術(shù)

到這里球凰,按照道理來說狮腿,就可以結(jié)束了。不過既然是面試遇到的問題呕诉,我就提供點面試回答的小技巧缘厢。

假如面試官問你這個問題了,你最開始不要巴啦啦全部說出來义钉。只需要輕描淡寫地說:“這是Java設(shè)計者為了避免使用者出現(xiàn)lost wake up問題而搞出來的昧绣」骐龋”

注意演技捶闸,一定要輕描淡寫中透露著一絲“我其實就知道lost wake up這個名詞夜畴,再問就要露餡了”的感覺。

于是面試官肯定會追問:“l(fā)ost wake up問題是什么删壮?”

這個時候你就可以巴啦啦一大堆了贪绘。這個過程你要充滿自信,表露出那種睥睨天下這種小問題就別來煩我的氣概來央碟。

于是税灌,offer到手。

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