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Java多线程:一道阿里面试题的分析与应对

[日期:2014-03-23] 来源:Linux社区  作者:blueheart20 [字体: ]

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。

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