引言: 通过多线程的面试题目分析,来深入理解Java线程的状态转变过程。
最近在学习Java多线程设计的时候,在网上看到一个面试题目的讨论,虽然楼主所说有些道理,但感觉还是有些问题,故此在和同事讨论以后还是有了若干收获,在此略作总结。
首先,来看看这个面试题目吧。
public class MyStack {
private List<String> list = new ArrayList<String>();
public synchronized void push(String value) {
synchronized (this) {
list.add(value);
notify();
}
}
public synchronized String pop() throws InterruptedException {
synchronized (this) {
if (list.size() <= 0) {
wait();
}
return list.remove(list.size() - 1);
}
}
}
问题: 这段代码大多数情况下运行正常,但是某些情况下会出问题。什么时候会出现什么问题?如何修正?
代码分析:
从整体上,在并发状态下,push和pop都使用了synchronized的锁,来实现同步,同步的数据对象是基于List的数据;大部分情况下是可以正常工作的。
问题描述:
状况1:
1. 假设有三个线程: A,B,C. A 负责放入数据到list,就是调用push操作, B,C分别执行Pop操作,移除数据。
2. 首先B先执行,于pop中的wait()方法处,进入waiting状态,进入等待队列,释放锁。
3. A首先执行放入数据push操作到List,在调用notify()之前; 同时C执行pop(),由于synchronized,被阻塞,进入Blocked状态,放入基于锁的等待队列。注意,这里的队列和2中的waiting等待队列是两个不同的队列。
4. A线程调用notify(),唤醒等待中的线程A。
5. 如果此时, C获取到基于对象的锁,则优先执行,执行pop方法,获取数据,从list移除一个元素。
6. 然后,A获取到竞争锁,A中调用list.remove(list.size() - 1),则会报数据越界exception。
状况2:
1. 相同于状况1
2. B、C都处于等待waiting状态,释放锁。等待notify()、notifyAll()操作的唤醒。
3. 存在被虚假唤醒的可能。
何为虚假唤醒?
虚假唤醒就是一些obj.wait()会在除了obj.notify()和obj.notifyAll()的其他情况被唤醒,而此时是不应该唤醒的。
解决的办法是基于while来反复判断进入正常操作的临界条件是否满足:
synchronized (obj) {
while (<condition does not hold>)
obj.wait();
... // Perform action appropriate to condition
}
如何修复问题?
#1. 使用可同步的数据结构来存放数据,比如LinkedBlockingQueue之类。由这些同步的数据结构来完成繁琐的同步操作。
#2. 双层的synchronized使用没有意义,保留外层即可。
#3. 将if替换为while,解决虚假唤醒的问题。