线程虚假唤醒问题分析

August 25, 2022

367 views

2634 words

线程虚假唤醒问题

当线程从等待已发出信号的条件变量中醒来，却发现它等待的条件未得到满足时，就会发生虚假唤醒。之所以称为虚假，是因为该线程似乎无缘无故地被唤醒了。但是虚假唤醒不会无缘无故发生：它们通常是因为在发出条件变量信号和等待线程最终运行之间，另一个线程运行并更改了条件。线程之间存在竞争条件，典型的结果是有时，在条件变量上唤醒的线程首先运行，赢得竞争，有时它运行第二，失去竞争。

方法定义

wait

使当前线程等待，直到另一个线程调用该 notify()方法或 notifyAll()此对象的方法，或者经过了指定的时间量。
当前线程必须拥有该对象的监视器。

线程也可以在没有被通知、中断或超时的情况下唤醒，即所谓的虚假唤醒。虽然这在实践中很少发生，但应用程序必须通过测试应该导致线程被唤醒的条件来防范它，如果条件不满足则继续等待。换句话说，等待应该总是在循环中发生，就像这样：

 同步（对象）{
     while (<条件不成立>)
         obj.wait（超时）；
     ... // 执行适合条件的操作
 }

notify

唤醒正在此对象的监视器上等待的单个线程。如果有任何线程正在等待该对象，则选择其中一个被唤醒。该选择是任意的，并由实施自行决定。

notifyAll

唤醒正在此对象的监视器上等待的所有线程。线程通过调用其中一种 wait方法在对象的监视器上等待。

原因分析

1、创建资源类Share
属性：int count = 1
方法：incr 加1 ｜ decr 减1

2、为incr方法上锁，判断count != 0，等待，否则加1，并唤醒其他线程

3、为decr方法上锁，判断count != 1，等待，否则减1，并唤醒其他线程

4、在main方法中创建两个线程分别调用incr和decr实现加减1操作，正常交替执行，打印结果为1或者0

5、在main方法中创建四个线程分别调用incr和decr实现加减1操作，打印结果并非为0和1

代码示例

/***
 * 创建资源类Share
 * 
 * 属性：int count = 1
 * 方法：incr 加1 ｜ decr 减1
 */
class Share {
  
  Lock lock = new ReentrantLock();
  Condition condition = lock.newCondition();
  private int number = 1;

  /***
   * 为incr方法上锁，判断count != 0，等待，否则 加1，并唤醒其他线程
   * @throws InterruptedException
   */
  public void incr() throws InterruptedException {
    lock.lock();
    try {
      if (number != 0) {
        condition.await();
      }
      number++;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " number: " + number);
      condition.signalAll();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }


  /***
   * 为decr方法上锁，判断count != 1，等待，否则 减1，并唤醒其他线程
   * @throws InterruptedException
   */
  public void decr() throws InterruptedException {
    lock.lock();
    try {
      if (number != 1) {
        condition.await();
      }
      number--;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " number: " + number);
      condition.signalAll();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

    decr number: 0
    decr number: 1
    incr number: 2 // 出现2
    decr number: 1
    decr number: 0
    decr number: 1
    decr number: 0
    incr number: 1
    decr number: 0
    decr number: 1