快捷導(dǎo)航

Java線程通信及線程虛假喚醒知識(shí)總結(jié)

更新時(shí)間：2021年06月28日 10:27:26 作者：少年做自己的英雄

今天給大家?guī)?lái)的是關(guān)于Java線程的相關(guān)知識(shí),文章圍繞著Java線程通信及線程虛假喚醒的知識(shí)展開(kāi),文中有非常詳細(xì)的介紹及代碼示例,需要的朋友可以參考下

線程通信

線程在內(nèi)部運(yùn)行時(shí)，線程調(diào)度具有一定的透明性，程序通常無(wú)法控制線程的輪換執(zhí)行。但Java本身提供了一些機(jī)制來(lái)保證線程協(xié)調(diào)運(yùn)行。

假設(shè)目前系統(tǒng)中有兩個(gè)線程，分別代表存款和取錢(qián)。當(dāng)錢(qián)存進(jìn)去，立馬就取出來(lái)挪入指定賬戶。這涉及到線程間的協(xié)作，使用到Object類(lèi)提供的wait()、notify()、notifyAll()三個(gè)方法，其不屬于Thread類(lèi)，而屬于Object，而這三個(gè)方法必須由監(jiān)視器對(duì)象來(lái)調(diào)用：

synchronized修飾的方法，因?yàn)樵擃?lèi)的默認(rèn)實(shí)例（this）就是同步監(jiān)視器，因此可以在同步方法中直接調(diào)用
synchronized修飾的同步代碼塊，同步監(jiān)視器是synchronized括號(hào)里的對(duì)象，因此必須使用該對(duì)象來(lái)調(diào)用

三個(gè)方法解釋如下：

wait()：當(dāng)前線程等待，釋放當(dāng)前對(duì)象鎖，讓出CPU，直到其他線程使用notify或者notifyAll喚醒該線程
notify()：?jiǎn)拘言诖送奖O(jiān)視器上等待的單個(gè)線程，若存在多個(gè)線程，則隨機(jī)喚醒一個(gè)。執(zhí)行了notify不會(huì)馬上釋放鎖，只有完全退出synchronized代碼塊或者中途遇到wait，呈wait狀態(tài)的線程才可以去爭(zhēng)取該對(duì)象鎖
notifyAll()：?jiǎn)拘言诖送奖O(jiān)視器上的所有線程，同上。

現(xiàn)在用兩個(gè)同步方法分別代表存錢(qián)取錢(qián)

當(dāng)余額為0時(shí)，進(jìn)入存錢(qián)流程，執(zhí)行存錢(qián)操作后，喚醒取錢(qián)線程
當(dāng)余額為0時(shí)，進(jìn)入取錢(qián)流程，發(fā)現(xiàn)num==0，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待被喚醒

/**
     * 存一塊錢(qián)
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized void increase() throws InterruptedException {
        // 當(dāng)余額為1，說(shuō)明已經(jīng)存過(guò)錢(qián)，等待取錢(qián)。存錢(qián)方法阻塞
        if (num == 1) {
            this.wait();
        }
        // 執(zhí)行存錢(qián)操作
        num++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
        // 喚醒其他線程
        this.notifyAll();
    }
 
    /**
     * 取一塊錢(qián)
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized void decrease() throws InterruptedException {
        // 當(dāng)余額為0，說(shuō)明已經(jīng)取過(guò)錢(qián)，等待存錢(qián)。取錢(qián)方法阻塞
        if (num == 0) {
            this.wait();
        }
        num--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
        this.notifyAll();
    }

調(diào)用方法：

private int num = 0;
 
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.increase();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "存錢(qián)").start();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.decrease();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "取錢(qián)").start();
    }

結(jié)果沒(méi)有什么問(wèn)題

線程虛假喚醒

上述線程通信看起來(lái)似乎沒(méi)有什么問(wèn)題，但若此時(shí)將存錢(qián)和取錢(qián)的人數(shù)各增加1，再看運(yùn)行結(jié)果

private int num = 0;
 
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.increase();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "存錢(qián)1").start();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.decrease();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "取錢(qián)1").start();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.increase();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "存錢(qián)2").start();
 
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    test.decrease();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "取錢(qián)2").start();
    }

產(chǎn)生的結(jié)果已經(jīng)不是最初的只有0和1

造成這個(gè)結(jié)果的原因就是線程間的虛假喚醒

由于目前分別有多個(gè)取款和存款線程。假設(shè)其中一個(gè)存款線程執(zhí)行完畢，并使用wait釋放同步監(jiān)視器鎖定，那其余多個(gè)取款線程將同時(shí)被喚醒，此時(shí)余額為1，如果有10個(gè)同時(shí)取錢(qián)，那余額會(huì)變?yōu)?9，造成結(jié)果錯(cuò)誤。

因此，每次線程從wait中被喚醒，都必須再次測(cè)試是否符合喚醒條件，如果不符合那就繼續(xù)等待。

由于多個(gè)線程被同時(shí)喚醒，在if(xxxx){wait();}處 if判斷只會(huì)執(zhí)行一次，當(dāng)下一個(gè)被喚醒的線程過(guò)來(lái)時(shí)，由于if已經(jīng)判斷過(guò)，則直接從wait后面的語(yǔ)句繼續(xù)執(zhí)行，因此將if換成while可解決該問(wèn)題，下次被喚醒的線程過(guò)來(lái)，while重新判斷一下，發(fā)現(xiàn)上一個(gè)被喚醒的線程已經(jīng)拿到鎖，因此這個(gè)被虛假喚醒的線程將繼續(xù)等待鎖。

 /**
     * 存一塊錢(qián)
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized void increase() throws InterruptedException {
        while (num == 1) {// 防止每次進(jìn)來(lái)的喚醒線程只判斷一次造成虛假喚醒，替換成while
            this.wait();
        }
        num++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
        this.notifyAll();
    }
 
    /**
     * 取一塊錢(qián)
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized void decrease() throws InterruptedException {
        while (num == 0) {
            this.wait();
        }
        num--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
        this.notifyAll();
    }

再次運(yùn)行，結(jié)果正常：