20. 线程通信-虚假唤醒

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-04-17 21:45 119阅读 0赞

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## 1. 线程通信的虚假唤醒 ##

线程虚假唤醒指的是, 本以为满足了唤醒条件, 然后将阻塞的线程唤醒, 但是在开始执行逻辑时, 却不满足唤醒条件.

### 1.1 Product 类 ###

*  新建两个方法sale()和 purchase(), 需要使用synchronized 关键字修饰
 *  使用this.wait()方法阻塞线程, 当使用if包裹wait()方法时, 容易产生虚假唤醒
 *  调用notifyAll()通知所有等待线程

public class Product { 
    
        private int number = 1;
    
        synchronized public void sale(){ 
            try { 
    
                // 如果商品数量小于0 , 则线程等待
                if (number <= 0) { 
                    this.wait();
                }
    
                System.out.println("售出1件商品, 剩余商品:" + --number);
    
                // 通知所有的等待线程, 可能会产生虚假唤醒
                this.notifyAll();
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        synchronized public void purchase() { 
    
            try { 
    
                // 如果商品数量大于10 , 则线程等待
                if (number >= 1) { 
                    // 线程休眠, 被唤醒后, 直接从下一行代码执行
                    this.wait();
                }
    
                System.out.println("进货1件商品, 剩余商品:" + ++number);
    
                // 通知所有的等待线程, 可能会产生虚假唤醒
                this.notifyAll();
    
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

### 1.2 测试类 ###

笔者创建3个消费者和1个生产者线程, 来模拟虚假唤醒的问题.

public class TestProduct { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Product product = new Product();
    
            // 启动三个线程消费
            for (int i = 0; i < 3; i++) { 
                new Thread(){ 
                    @Override
                    public void run() { 
                        while (true) { 
                            product.sale();
                            ThreadUtil.sleep(5);
                        }
                    }
                }.start();
            }
    
            // 启动一个线程生产
            new Thread(){ 
                @Override
                public void run() { 
                    while (true) { 
                        product.purchase();
                        ThreadUtil.sleep(10);
                    }
                }
            }.start();
    
            ThreadUtil.sleep(10000);
        }
    
    }

### 1.3 输出 ###

*  从输出结果上可以看出, 商品剩余出现了负数, 这显然是不正确的
 *  问题分析: 当库存为0时, 三个消费线程均在等待. 但是当新生产一个商品时, 会唤醒全部的等待线程. 也就是三个消费者线程全部会执行–操作, 也就产生了负数.

Thread-0-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-2-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-1-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-0-售出1件商品, 剩余商品:-1
    Thread-2-售出1件商品, 剩余商品:-2
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:-1
    Thread-2-售出1件商品, 剩余商品:-2
    Thread-0-售出1件商品, 剩余商品:-3

## 2. 虚假唤醒解决方案 ##

官方文档给出, 当使用Object.wait()方法和 Object.notifyAll()方法时, 可能会产生虚假唤醒的情况. 建议使用Object.wait() 方法的地方, 使用while() 包裹.  
也就是说, 当等待的线程被唤醒之后, 不要立即执行业务代码, 而是再次进行判断.

### 2.2 改进方案 ###

仅将sale()方法和 purcharse() 方法中的if关键字替换为 while 即可.

public class Product { 
    
        private int number = 1;
    
        synchronized public void sale(){ 
            try { 
    
                // 如果商品数量小于0 , 则线程等待
                while (number <= 0) { 
                    this.wait();
                }
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售出1件商品, 剩余商品:" + --number);
    
                // 通知所有的等待线程, 可能会产生虚假唤醒
                this.notifyAll();
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        synchronized public void purchase() { 
    
            try { 
    
                // 如果商品数量大于10 , 则线程等待
                while (number >= 1) { 
                    this.wait();
                }
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-进货1件商品, 剩余商品:" + ++number);
    
                // 通知所有的等待线程, 可能会产生虚假唤醒
                this.notifyAll();
    
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

### 2.2 改进后输出 ###

改进之后, 运行正常.

Thread-0-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-2-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-1-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-0-售出1件商品, 剩余商品:0
    Thread-3-进货1件商品, 剩余商品:1
    Thread-1-售出1件商品, 剩余商品:0

[java]: https://blog.csdn.net/zongf0504/article/details/100186060