虚假唤醒及避免方式

忘是亡心i 2023-10-05 19:24 41阅读 0赞

### 虚假唤醒 ###

虚假唤醒就是当一个条件满足时，很多线程都被唤醒了，但是只有其中部分是有用的唤醒，其它的唤醒都是无用的。  
下面看一个生产者消费者的例子

public static class Data {
        
    
    
            private int num = 0;
    
    
            public synchronized void increment() {
        
                if (num > 0) {
        
                    try {
        
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "阻塞等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                num++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
                this.notifyAll();
            }
    
            public synchronized void decrement() {
        
                if (num <= 0) {
        
                    try {
        
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "阻塞等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                num--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
                this.notifyAll();
            }
        }

上面的Data类有两个同步方法，increament方法是对num加1，decrement方法是对num减1.  
两个都是同步方法，也就是说，我们期望num的值要么是0，要么是1.  
通过下面代码，我们创建了两个生产者，两个消费者。

public class ProductConsume {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Data data = new Data();
    
            new Thread(() -> {
        
                for (int i=0; i<20; i++) {
        
                    data.increment();
                }
            }, "生产者线程A").start();
            new Thread(() -> {
        
                for (int i=0; i<20; i++) {
        
                    data.increment();
                }
            }, "生产者线程B").start();
            new Thread(() -> {
        
                for (int i=0; i<20; i++) {
        
                    data.decrement();
                }
            }, "消费者线程C").start();
            new Thread(() -> {
        
                for (int i=0; i<20; i++) {
        
                    data.decrement();
                }
            }, "消费者线程D").start();
    
        }
     }

看下运行的结果  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从结果来看，跟我们的期望不太一样，竟然出现了num为2甚至为3的情况。  
根据结果中每行的日志，我们逐步分析：

1.  线程A先执行，进入同步代码块，此时，num初始值为0，满足加1的条件，所以加num = 1；
2.  线程A执行了notifiAll方法，唤醒其他线程，但是A又继续抢到了cpu执行机会，继续执行第二次循环，这次由于num的值为1，所以线程A阻塞，并释放锁（wait方法释放锁这个动作很关键）；
3.  线程B获取锁，进入increment方法，判断num=1，所以线程B阻塞，并释放锁
4.  线程C得到cpu执行机会，判断num=1，可以进行减1，并调notifyAll方法唤醒其他线程；
5.  线程C继续抢到了cpu执行机会，判断num=0，进行阻塞，并释放锁；
6.  线程B唤醒，对num加1，并调notifyAll方法唤醒其他线程；
7.  线程B又抢到了cpu执行机会，判断num=1，所以进行wait；
8.  线程A获取cpu的执行机会，而此时，线程A执行的进度在wait方法处，所以从wait方法后开始执行，所以对num进行了加1操作，导致num的值为2；
9.  。。。

从上面分析我们知道了，线程A已经进入同步方法内，而且在第6步被notifyAll方法激活为可执行态，所以在第8步抢到cpu执行机会之后，就直接执行后面的代码，导致num增加1而没有判断num值的状态。  
这就是虚假唤醒的例子。  
为了避免虚假唤醒，可以将increment和decrement方法中的if判断改成while，这样在线程被执行的时候，就会重新判断num的状态，从而避免虚假唤醒问题出现。代码如下：

public static class Data {
        
    
    
            private int num = 0;
    
    
            public synchronized void increment() {
        
                while (num > 0) {
        
                    try {
        
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "阻塞等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                num++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
                this.notifyAll();
            }
    
            public synchronized void decrement() {
        
                while (num <= 0) {
        
                    try {
        
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "阻塞等待");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                num--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
                this.notifyAll();
            }
        }

运行结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
结果符合预期。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210207160410353.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210207162714350.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5Nzg1MTI=,size_16,color_FFFFFF,t_70