java八股文面试[多线程]——虚假唤醒

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-03-26 22:58 89阅读 0赞

阻塞队列中，如果需要线程**挂起操作**，判断有无数据的位置采用的是**while**循环 ，为什么不能换成if

肯定是不能换成if逻辑判断

线程A，线程B，线程E，线程C。 其中ABE生产者，C属于消费者

put阻塞代码：

//put方法，阻塞时可中断
     public void put(E e) throws InterruptedException {
         checkNotNull(e);
          final ReentrantLock lock = this.lock;
          lock.lockInterruptibly();//该方法可中断
          try {
              //当队列元素个数与数组长度相等时，无法添加元素
              while (count == items.length)
                  //将当前调用线程挂起，添加到notFull条件队列中等待唤醒
                  notFull.await();
              enqueue(e);//如果队列没有满直接添加。。
          } finally {
              lock.unlock();
          }
      }

假如线程的队列**是满**的，会进行阻塞，待加入的元素还未执行，需要等一个**空位置**。

// E，拿到锁资源，还没有走while判断
    while (count == items.length)
        // A醒了
        // B挂起
        notFull.await();
    enqueue(e)；

C此时**消费一条数据**，执行notFull.signal()**唤醒一个线程**，**A线程**被唤醒（A是因为等待空位置进行的阻塞）

E这时刚好需要生产一个对象，走判断，发现**有空余位置（A还没有加入元素）**，可以**添加**数据到队列，E添加数据，走enqueue，这个时候队列满了。如果判断是if（notFull.await 只执行一次）A在E**释放锁**资源后，拿到锁资源，直接走enqueue方法。此时A线程就是在**putIndex**的位置，**覆盖掉之前E加入的的数据**，造成数据**安全问题**

**本质原因**是，在生产者从被阻塞唤醒时，其他生产者可以能已经加了一个元素，导致队列满了。

直接看while和if的区别

![886f9e18e2ba4f45a3ee2fa26857307d.png][]

可以看出来,if 是true情况下,if内的代码也只会执行一次，而while直至不满足条件才能跳出while循环

###### 先分析while情况下 ######

public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            Products data = new Products();
            new Thread(() -> {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    data.increment();
                }
            },"A1").start();
    
            new Thread(() -> {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    data.decrement();
                }
            },"B1").start();
    
            new Thread(() -> {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    data.increment();
                }
            },"A2").start();
    
            new Thread(() -> {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    data.decrement();
                }
            },"B2").start();
        }
    }
    
    class Products{
        private int number = 0;
    
        public synchronized void increment(){
            while (number !=0){
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"商品充足,当前商品数量为"+number);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"wait前");
                    this.wait();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"wait后");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            number++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"数据加一 !===>" + number);
            this.notifyAll();
        }
    
        public synchronized void decrement(){
            while (number == 0){
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"商品不足,当前商品数量为"+number);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"wait前");
                    this.wait();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"wait后");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            number--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"数据减一 !===>" + number);
            this.notifyAll();
        }
    }

创建了两个生产者和两个消费者

![4e7f5d523ec34dd8ac356ce5c530d59d.png][]

可以看出来，当前线程**wait后**，之后就会**唤醒其他线程**,获取到CPU的线程后再执行wait后面一行代码，可以得出结论 wait后 该线程代码**停留在此点**，并释放锁，等待唤醒后就会继续执行wait后的代码 （wait是立马释放当前锁，进入阻塞状态，notify是执行完当前代码块后面的代码再释放锁）

由此可以根据if和while的特性**推导**

如果是while，**唤醒后**，把wait后面循环体代码执行完后，**会判断while是否为true**，只有不满足才**能跳出while**。

如果是if，唤醒后，会直接**顺着wait后面的代码执行下去**，不会考虑if是否为true

**虚假唤醒**:当线程从条件变量中**苏醒过来时**，发现**等待的条件并没有满足**,该Demo产生的情况是使用if,生产者A1执行完后,唤醒其他线程,获取到的CPU却是**生产者A2**,A2进入if中后,并没有满足条件,但是由于是if,会顺着执行**再次生产一个**,消费者同理。

知识来源：

[虚假唤醒分析\_落月飞雪的博客-CSDN博客][-CSDN]

[886f9e18e2ba4f45a3ee2fa26857307d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/e27f54d24a6a4335be1cfd8402b756e4.png
[4e7f5d523ec34dd8ac356ce5c530d59d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/a17892b45ac3460a85da431b257b1439.png
[-CSDN]: https://blog.csdn.net/qq_43481605/article/details/124584566