多線程之生產者消費者問題解析

在多線程系統中，不同的線程執行不同的任務；如果這些任務之間存在聯繫，那麼執行這些任務的線程之間就必須能夠通信，共同協調完成系統任務。這就產生了生產者和消費者的問題

簡單例子

新建資源類

class bed{

    private int number=0;

    public synchronized void increment()throws Exception{
        // 1.判斷
        if (number!=0){
            wait();
        }
        // 2.幹活
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+number);
        // 3.通知
        this.notifyAll();
    }

    public synchronized void decrement()throws Exception{
        // 1.判斷
        if (number==0){
            wait();
        }
        // 2.幹活
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+number);
        // 3.通知
        this.notifyAll();

    }
}

新建執行類

public class ProdConsumerDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        Bed bed=new Bed ();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <=10 ; i++) {
                try {
                    bed.increment();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <=10 ; i++) {
                try {
                    bed.decrement();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
    }
}

執行結果

從上圖看，目前線程生產一個消費一個，結果是正確的，但是當線程增加到4個，加上sleep方法模擬卡頓時，如下圖

此時執行結果就出現了問題，不再是生產一個消費一個

分析

這是爲什麼呢？首先明確幾點
1.synchronized 在線程wait()時將會暫時失去加鎖效果
2.

假設此時有一個工廠，外面有4個工人，兩個負責生產，兩個負責搬運，工廠一次只允許進入一個工人生產，而且如果工人進入時發現有產品，就暫時等待，不生產產品，並且通知工人進來，我們把4個工人分別命名爲a1,a2.b1,b2

下圖中,a1工人先進入工廠，生產了1個產品，此時a1通知外面可以進來一個工人了，正常情況下應該進入一個搬運工人b1,或者b2

但是此時a2搶到了線程，但是由於產品未被消費，第二個工人仍在等待，同時通知可以進來了，此時外面有3個人a1,b1,c1，有一種可能a1又進來了，此時工廠中有兩個生產的工人，a1進來時有產品，所以a1也等待了，同時通知外面，可以再進來人

工廠中此時有三個人，b1進來之後消費了一個產品，同時喚醒所有工人，但是由於a1,a2都在此等待，而且都通過了有是否有產品的判斷，他不會再判斷一回，直接開始生產，所以此時產品的數量爲2

這是因爲出現了虛假喚醒，什麼是虛假喚醒呢？

爲防止虛假喚醒，應該將資源類的if判斷換爲while,JDK1.8官網上給出如下解釋

像在一個參數版本中，中斷和虛假喚醒是可能的，並且該方法應該始終在循環中使用：

  synchronized (obj) {
         while (<condition does not hold>)
             obj.wait();
         ... // Perform action appropriate to condition
     }