轉載自??Java synchronized 中的while 和 notifyAll

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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:

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:

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 1wait(); // line2// line 3}int v = list.remove(0); // line 4notifyAll(); // line 5return 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:

final Buf buf = new Buf();ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(11);for (int i = 0; i < 1; i++)es.execute(new Runnable() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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

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)atTestWhileWaitBuf.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:

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:

final Buf buf = new Buf();ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(11);ScheduledExecutorService printer = Executors.newScheduledThreadPool(1);printer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println(buf.size());}}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);for (int i = 0; i < 10; i++)es.execute(new Runnable() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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:

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

P1 放了一個數字1

P2 想來放,發現滿了,在wait里面等了

P3 想來放,發現滿了,在wait里面等了

C1想來拿, C2, C3 就在get里面等著

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.

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.

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.

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

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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。

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