Java线程通信及线程虚假唤醒知识总结

线程通信

线程在内部运行时，线程调度具有一定的透明性，程序通常无法控制线程的轮换执行。但Java本身提供了一些机制来保证线程协调运行。

假设目前系统中有两个线程，分别代表存款和取钱。当钱存进去，立马就取出来挪入指定账户。这涉及到线程间的协作，使用到Object类提供的wait()、notify()、notifyAll()三个方法，其不属于Thread类，而属于Object，而这三个方法必须由监视器对象来调用：

synchronized修饰的方法，因为该类的默认实例（this）就是同步监视器，因此可以在同步方法中直接调用
synchronized修饰的同步代码块，同步监视器是synchronized括号里的对象，因此必须使用该对象来调用

三个方法解释如下：

wait()：当前线程等待，释放当前对象锁，让出CPU，直到其他线程使用notify或者notifyAll唤醒该线程
notify()：唤醒在此同步监视器上等待的单个线程，若存在多个线程，则随机唤醒一个。执行了notify不会马上释放锁，只有完全退出synchronized代码块或者中途遇到wait，呈wait状态的线程才可以去争取该对象锁
notifyAll()：唤醒在此同步监视器上的所有线程，同上。

现在用两个同步方法分别代表存钱取钱

当余额为0时，进入存钱流程，执行存钱操作后，唤醒取钱线程
当余额为0时，进入取钱流程，发现num==0，进入阻塞状态，等待被唤醒

/**
* 存一块钱
*
* @throws InterruptedException
*/
public synchronized void increase() throws InterruptedException {
// 当余额为1，说明已经存过钱，等待取钱。存钱方法阻塞
if (num == 1) {
this.wait();
}
// 执行存钱操作
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
// 唤醒其他线程
this.notifyAll();
}
/**
* 取一块钱
*
* @throws InterruptedException
*/
public synchronized void decrease() throws InterruptedException {
// 当余额为0，说明已经取过钱，等待存钱。取钱方法阻塞
if (num == 0) {
this.wait();
}
num--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":num=" + num);
this.notifyAll();
}

调用方法：

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();
}
}
}, "存钱").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
test.decrease();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "取钱").start();
}

结果没有什么问题

Java线程通信及线程虚假唤醒知识总结

线程虚假唤醒

上述线程通信看起来似乎没有什么问题，但若此时将存钱和取钱的人数各增加1，再看运行结果

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();
}
}
}, "存钱1").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
test.decrease();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "取钱1").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
test.increase();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "存钱2").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
test.decrease();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "取钱2").start();
}

产生的结果已经不是最初的只有0和1

Java线程通信及线程虚假唤醒知识总结

造成这个结果的原因就是线程间的虚假唤醒

由于目前分别有多个取款和存款线程。假设其中一个存款线程执行完毕，并使用wait释放同步监视器锁定，那其余多个取款线程将同时被唤醒，此时余额为1，如果有10个同时取钱，那余额会变为-9，造成结果错误。

因此，每次线程从wait中被唤醒，都必须再次测试是否符合唤醒条件，如果不符合那就继续等待。

由于多个线程被同时唤醒，在if(xxxx){wait();}处 if判断只会执行一次，当下一个被唤醒的线程过来时，由于if已经判断过，则直接从wait后面的语句继续执行，因此将if换成while可解决该问题，下次被唤醒的线程过来，while重新判断一下，发现上一个被唤醒的线程已经拿到锁，因此这个被虚假唤醒的线程将继续等待锁。