Java并发编程(12):线程间通信中notifyAll造成的早期通知问题(含代码)

如果线程在等待时接到通知,但线程等待的条件还不满足,此时,线程接到的就是早期通知,如果条件满足的时间很短,但很快又改变了,而变得不再满足,这时也将发生早期通知。这种现象听起来很奇怪,下面通过一个示例程序来说明问题。

很简单,两个线程等待删除List中的元素,同时另外一个线程正要向其中添加项目。代码如下:

import java.util.*;

public class EarlyNotify extends Object {
	private List list;

	public EarlyNotify() {
		list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());
	}

	public String removeItem() throws InterruptedException {
		print("in removeItem() - entering");

		synchronized ( list ) {
			if ( list.isEmpty() ) {  //这里用if语句会发生危险
				print("in removeItem() - about to wait()");
				list.wait();
				print("in removeItem() - done with wait()");
			}

			//删除元素
			String item = (String) list.remove(0);

			print("in removeItem() - leaving");
			return item;
		}
	}

	public void addItem(String item) {
		print("in addItem() - entering");
		synchronized ( list ) {
			//添加元素
			list.add(item);
			print("in addItem() - just added: '" + item + "'");

			//添加后,通知所有线程
			list.notifyAll();
			print("in addItem() - just notified");
		}
		print("in addItem() - leaving");
	}

	private static void print(String msg) {
		String name = Thread.currentThread().getName();
		System.out.println(name + ": " + msg);
	}

	public static void main(String[] args) {
		final EarlyNotify en = new EarlyNotify();

		Runnable runA = new Runnable() {
				public void run() {
					try {
						String item = en.removeItem();
						print("in run() - returned: '" + 
								item + "'");
					} catch ( InterruptedException ix ) {
						print("interrupted!");
					} catch ( Exception x ) {
						print("threw an Exception!!!\n" + x);
					}
				}
			};

		Runnable runB = new Runnable() {
				public void run() {
					en.addItem("Hello!");
				}
			};

		try {
			//启动第一个删除元素的线程
			Thread threadA1 = new Thread(runA, "threadA1");
			threadA1.start();

			Thread.sleep(500);

			//启动第二个删除元素的线程
			Thread threadA2 = new Thread(runA, "threadA2");
			threadA2.start();

			Thread.sleep(500);
			//启动增加元素的线程
			Thread threadB = new Thread(runB, "threadB");
			threadB.start();

			Thread.sleep(10000); // wait 10 seconds

			threadA1.interrupt();
			threadA2.interrupt();
		} catch ( InterruptedException x ) {}
	}
}

执行结果如下:

     分析:首先启动threadA1,threadA1在removeItem()中调用wait(),从而释放list上的对象锁。再过500ms,启动threadA2,threadA2调用removeItem(),获取list上的对象锁,也发现列表为空,从而在wait()方法处阻塞,释放list上的对象锁。再过500ms后,启动threadB,并调用addItem,获得list上的对象锁,并在list中添加一个元素,同时用notifyAll通知所有线程。

threadA1和threadA2都从wait()返回,等待获取list对象上的对象锁,并试图从列表中删除添加的元素,这就会产生麻烦,只有其中一个操作能成功。假设threadA1获取了list上的对象锁,并删除元素成功,在退出synchronized代码块时,它便会释放list上的对象锁,此时threadA2便会获取list上的对象锁,会继续删除list中的元素,但是list已经为空了,这便会抛出IndexOutOfBoundsException。

要避免以上问题只需将wait外围的if语句改为while循环即可,这样当list为空时,线程便会继续等待,而不会继续去执行删除list中元素的代码。

修改后的执行结果如下:

总结:在使用线程的等待/通知机制时,一般都要在while循环中调用wait()方法,满足条件时,才让while循环退出,这样一般也要配合使用一个boolean变量(或其他能判断真假的条件,如本文中的list.isEmpty()),满足while循环的条件时,进入while循环,执行wait()方法,不满足while循环的条件时,跳出循环,执行后面的代码。

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