Java多執行緒中的虛假喚醒和如何避免
阿新 • • 發佈：2020-12-03
## 先來看一個例子
一個賣面的麵館，有一個做面的廚師和一個吃麵的食客，需要保證，廚師做一碗麵，食客吃一碗麵，不能一次性多做幾碗面，更不能沒有面的時候吃麵；按照上述操作，進行十輪做面吃麵的操作。
## 用程式碼說話
首先我們需要有一個資源類，裡面包含面的數量，做面操作，吃麵操作；
當面的數量為0時，廚師才做面，做完面，需要喚醒等待的食客，否則廚師需要等待食客吃完麵才能做面；
當面的數量不為0時，食客才能吃麵，吃完麵需要喚醒正在等待的廚師，否則食客需要等待廚師做完面才能吃麵；
然後在主類中，我們建立一個廚師執行緒進行10次做面，一個食客執行緒進行10次吃麵；
程式碼如下：
```java
package com.duoxiancheng.code;
/**
* @user: code隨筆
*/
class Noodles{
//面的數量
private int num = 0;
//做面方法
public synchronized void makeNoodles() throws InterruptedException {
//如果面的數量不為0，則等待食客吃完麵再做面
if(num != 0){
this.wait();
}
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"做好了一份面，當前有"+num+"份面");
//面做好後，喚醒食客來吃
this.notifyAll();
}
//吃麵方法
public synchronized void eatNoodles() throws InterruptedException {
//如果面的數量為0，則等待廚師做完面再吃麵
if(num == 0){
this.wait();
}
num--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了一份面，當前有"+num+"份面");
//吃完則喚醒廚師來做面
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();
}
}
},"廚師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();
}
}
```
輸出如下：
可以見到是交替輸出的；
## 如果有兩個廚師，兩個食客,都進行10次迴圈呢？
Noodles類的程式碼不用動，在主類中多建立兩個執行緒即可，主類程式碼如下：
```java
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();
}
}
},"廚師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();
}
}
},"廚師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();
}
}
```
此時輸出如下：
## 虛假喚醒
上面的問題就是"虛假喚醒"。
當我們只有一個廚師一個食客時，只能是廚師做面或者食客吃麵，並沒有其他情況；
但是當有兩個廚師，兩個食客時，就會出現下面的問題：
1. 初始狀態
2. 廚師A得到操作權，發現面的數量為0，可以做面，面的份數+1，然後喚醒所有執行緒；
3. 廚師B得到操作權，發現面的數量為1，不可以做面，執行wait操作；
4. 廚師A得到操作權，發現面的數量為1，不可以做面，執行wait操作；
5. 食客甲得到操作權，發現面的數量為1，可以吃麵，吃完麵後面的數量-1，並喚醒所有執行緒；
6. 此時廚師A得到操作權了，因為是從剛才阻塞的地方繼續執行，就不用再判斷面的數量是否為0了，所以直接面的數量+1，並喚醒其他執行緒；
7. 此時廚師B得到操作權了，因為是從剛才阻塞的地方繼續執行，就不用再判斷面的數量是否為0了，所以直接面的數量+1，並喚醒其他執行緒；
這便是虛假喚醒，還有其他的情況，讀者可以嘗試畫畫圖分析分析。
## 解決方法
出現虛假喚醒的原因是從阻塞態到就緒態再到執行態沒有進行判斷，我們只需要讓其每次得到操作權時都進行判斷就可以了；
所以將
```java
if(num != 0){
this.wait();
}
```
改為
```java
while(num != 0){
this.wait();
}
```
將
```java
if(num == 0){
this.wait();
}
```
改為
```java
while(num == 0){
this.wait();
}
```
即可。
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