問題1 為什么是while 而不是if

大多數人都知道常見的使用synchronized代碼:

1 2 3 4 5 6

synchronized (obj) { ?????while (check pass) { ????????wait(); ????} ????// do your business }

那么問題是為啥這里是while而不是if呢?

這個問題 我最開始也想了很久, 按理來說 已經在synchronized塊里面了嘛 就不需要了. 這個也是我前面一直是這么認為的, 直到最近看了一個Stackoverflow上的問題, 才對這個問題有了比較深入的理解.

實現一個有界隊列

試想我們要試想一個有界的隊列. 那么常見的代碼可以是這樣:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

static class Buf { ????private final int MAX = 5; ????private final ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); ????synchronized void put(int v) throws InterruptedException { ????????if (list.size() == MAX) { ????????????wait(); ????????} ????????list.add(v); ????????notifyAll(); ????} ????synchronized int get() throws InterruptedException { ????????// line 0 ????????if (list.size() == 0) {? // line 1 ????????????wait();? // line2 ????????????// line 3 ????????} ????????int v = list.remove(0);? // line 4 ????????notifyAll(); // line 5 ????????return v; ????} ????synchronized int size() { ????????return list.size(); ????} }

注意到這里用的if, 那么我們來看看它會報什么錯呢?
下面的代碼用了1個線程來put ; 10個線程來get:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

final Buf buf = new Buf(); ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(11); for (int i = 0; i < 1; i++) es.execute(new Runnable() { ????@Override ????public void run() { ????????while (true ) { ????????????try { ????????????????buf.put(1); ????????????????Thread.sleep(20); ????????????} ????????????catch (InterruptedException e) { ????????????????e.printStackTrace(); ????????????????break; ????????????} ????????} ????} }); for (int i = 0; i < 10; i++) { ????es.execute(new Runnable() { ????????@Override ????????public void run() { ????????????while (true ) { ????????????????try { ????????????????????buf.get(); ????????????????????Thread.sleep(10); ????????????????} ????????????????catch (InterruptedException e) { ????????????????????e.printStackTrace(); ????????????????????break; ????????????????} ????????????} ????????} ????}); } es.shutdown(); es.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);

這段代碼很快或者說一開始就會報錯

1 2 3 4 5 6 7

java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0 at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:653) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:492) at TestWhileWaitBuf.get(TestWhileWait.java:80)atTestWhileWait2.run(TestWhileWait.java:47) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

很明顯,在remove’的時候報錯了.
那么我們來分析下:
假設現在有A, B兩個線程來執行get 操作, 我們假設如下的步驟發生了:

1. A 拿到了鎖 line 0
2. A 發現size==0, (line 1), 然后進入等待,并釋放鎖 (line 2)
3. 此時B拿到了鎖, line0, 發現size==0, (line 1), 然后進入等待,并釋放鎖 (line 2)
4. 這個時候有個線程C往里面加了個數據1, 那么 notifyAll 所有的等待的線程都被喚醒了.
5. AB 重新獲取鎖, 假設 又是A拿到了. 然后 他就走到line 3, 移除了一個數據, (line4) 沒有問題.
6. A 移除數據后 想通知別人, 此時list的大小有了變化, 于是調用了notifyAll (line5), 這個時候就把B給喚醒了, 那么B接著往下走.
7. 這時候B就出問題了, 因為 其實 此時的競態條件已經不滿足了 (size==0). B以為還可以刪除就嘗試去刪除, 結果就跑了異常了.

那么fix很簡單, 在get的時候加上while就好了:

1 2 3 4 5 6 7 8

synchronized int get() throws InterruptedException { ??????while (list.size() == 0) { ??????????wait(); ??????} ??????int v = list.remove(0); ??????notifyAll(); ??????return v; ??}

同樣的, 我們可以嘗試修改put的線程數 和 get的線程數來 發現如果put里面不是while的話 也是不行的:
我們可以用一個外部周期性任務來打印當前list的大小, 你會發現大小并不是固定的最大5:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

final Buf buf = new Buf(); ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(11); ScheduledExecutorService printer = Executors.newScheduledThreadPool(1); printer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { ????@Override ????public void run() { ????????System.out.println(buf.size()); ????} }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); for (int i = 0; i < 10; i++) es.execute(new Runnable() { ????@Override ????public void run() { ????????while (true ) { ????????????try { ????????????????buf.put(1); ????????????????Thread.sleep(200); ????????????} ????????????catch (InterruptedException e) { ?????????????????e.printStackTrace(); ????????????????break; ????????????} ????????} ????} }); for (int i = 0; i < 1; i++) { ????es.execute(new Runnable() { ????????@Override ????????public void run() { ????????????while (true ) { ????????????????try { ????????????????????buf.get(); ????????????????????Thread.sleep(100); ????????????????} ????????????????catch (InterruptedException e) { ????????????????????e.printStackTrace(); ????????????????????break; ????????????????} ????????????} ????????} ????}); } es.shutdown(); es.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);

這里 我想應該說清楚了為啥必須是while 還是if了

問題2:什么時候用notifyAll或者notify

大多數人都會這么告訴你:
當你想要通知所有人的時候就用notifyAll, 當你只想通知一個人的時候就用notify.
但是我們都知道notify實際上我們是沒法決定到底通知誰的(都是從等待集合里面選一個). 那這個還有什么存在的意義呢?

在上面的例子中,我們用到了notifyAll, 那么下面我們來看下用notify是否可以工作呢?
那么代碼變成下面的樣子:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

synchronized void put(int v) throws InterruptedException { ???????if (list.size() == MAX) { ???????????wait(); ???????} ???????list.add(v); ???????notify(); ???} ???synchronized int get() throws InterruptedException { ???????while (list.size() == 0) { ???????????wait(); ???????} ???????int v = list.remove(0); ???????notify(); ???????return v; ???}

下面的幾點是jvm告訴我們的:

任何時候,被喚醒的來執行的線程是不可預知. 比如有5個線程都在一個對象上, 實際上我不知道 下一個哪個線程會被執行.

synchronized語義實現了有且只有一個線程可以執行同步塊里面的代碼.

那么我們假設下面的場景就會導致死鎖:

P – 生產者 調用put
C – 消費者 調用get

1. P1 放了一個數字1
2. P2 想來放,發現滿了,在wait里面等了
3. P3 想來放,發現滿了,在wait里面等了
4. C1想來拿, C2, C3 就在get里面等著
5. C1開始執行, 獲取1, 然后調用notify 然后退出

• 如果C1把C2喚醒了, 所以P2 (其他的都得等.)只能在put方法上等著. (等待獲取synchoronized (this) 這個monitor)
• C2 檢查while循環 發現此時隊列是空的, 所以就在wait里面等著
• C3 也比P2先執行, 那么發現也是空的, 只能等著了.

6. 這時候我們發現P2 , C2, C3 都在等著鎖. 最終P2 拿到了鎖, 放一個1, notify,然后退出.
7. P2 這個時候喚醒了P3, P3發現隊列是滿的,沒辦法,只能等它變為空.
8. 這時候, 沒有別的調用了, 那么現在這三個線程(P3, C2,C3)就全部變成suspend了.也就是死鎖了.

Reference:

• http://stackoverflow.com/questions/37026/java-notify-vs-notifyall-all-over-again

from:?http://www.importnew.com/26584.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java synchronized 中的 while 和 notifyAll的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。