Java多线程中的虚假唤醒和如何避免

2020年12月3日16:00:45java评论66阅读模式

先来看一个例子

一个卖面的面馆,有一个做面的厨师和一个吃面的食客,需要保证,厨师做一碗面,食客吃一碗面,不能一次性多做几碗面,更不能没有面的时候吃面;按照上述操作,进行十轮做面吃面的操作。文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

用代码说话

首先我们需要有一个资源类,里面包含面的数量,做面操作,吃面操作;
当面的数量为0时,厨师才做面,做完面,需要唤醒等待的食客,否则厨师需要等待食客吃完面才能做面;
当面的数量不为0时,食客才能吃面,吃完面需要唤醒正在等待的厨师,否则食客需要等待厨师做完面才能吃面;
然后在主类中,我们创建一个厨师线程进行10次做面,一个食客线程进行10次吃面;
代码如下:文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

package com.duoxiancheng.code;

/**
 * @user: 随机的未知
 */

class Noodles{

    //面的数量
    private int num = 0;

    //做面方法
    public synchronized void makeNoodles() throws InterruptedException {
        //如果面的数量不为0,则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,当前有"+num+"份面");
        //面做好后,唤醒食客来吃
        this.notifyAll();
    }

    //吃面方法
    public synchronized void eatNoodles() throws InterruptedException {
        //如果面的数量为0,则等待厨师做完面再吃面
        if(num == 0){
            this.wait();
        }

        num--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了一份面,当前有"+num+"份面");
        //吃完则唤醒厨师来做面
        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();
                }
            }
        },"厨师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();

    }

}

输出如下:
Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
可以见到是交替输出的;文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

如果有两个厨师,两个食客,都进行10次循环呢?

Noodles类的代码不用动,在主类中多创建两个线程即可,主类代码如下:文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

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();
                }
            }
        },"厨师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();
                }
            }
        },"厨师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();

    }
}

此时输出如下:
Java多线程中的虚假唤醒和如何避免文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

虚假唤醒

上面的问题就是"虚假唤醒"。
当我们只有一个厨师一个食客时,只能是厨师做面或者食客吃面,并没有其他情况;
但是当有两个厨师,两个食客时,就会出现下面的问题:文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

  1. 初始状态
    Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  2. 厨师A得到操作权,发现面的数量为0,可以做面,面的份数+1,然后唤醒所有线程;
    Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  3. 厨师B得到操作权,发现面的数量为1,不可以做面,执行wait操作;
    Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  4. 厨师A得到操作权,发现面的数量为1,不可以做面,执行wait操作;
    Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  5. 食客甲得到操作权,发现面的数量为1,可以吃面,吃完面后面的数量-1,并唤醒所有线程;
Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  1. 此时厨师A得到操作权了,因为是从刚才阻塞的地方继续运行,就不用再判断面的数量是否为0了,所以直接面的数量+1,并唤醒其他线程;
Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
  1. 此时厨师B得到操作权了,因为是从刚才阻塞的地方继续运行,就不用再判断面的数量是否为0了,所以直接面的数量+1,并唤醒其他线程;
    Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
    这便是虚假唤醒,还有其他的情况,读者可以尝试画画图分析分析。

解决方法

出现虚假唤醒的原因是从阻塞态到就绪态再到运行态没有进行判断,我们只需要让其每次得到操作权时都进行判断就可以了;
所以将文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

if(num != 0){
 this.wait();
}

改为文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

while(num != 0){
 this.wait();
}

文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

if(num == 0){
 this.wait();
}

改为文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

while(num == 0){
 this.wait();
}

即可。文章源自随机的未知-https://sjdwz.com/11149.html

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java最后更新:2022-2-24
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