Java多线程中的虚假唤醒和如何避免
2024-09-03 16:57:23
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。
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:
package com.duoxiancheng.code;
/**
* @user: code随笔
*/
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:
可以见到是交替输出的;
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:
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:
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:
- 初始状态
- 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;
- 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;
- 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;
- 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;
6. 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;
7. 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;
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
if(num != 0){
this.wait();
}
改为
while(num != 0){
this.wait();
}
将
if(num == 0){
this.wait();
}
改为
while(num == 0){
this.wait();
}
即可。
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