【多线程】线程间通信 之虚假唤醒和中断

2024-09-02 19:12
文章标签 线程 多线程 中断 间通信 唤醒 虚假

本文主要是介绍【多线程】线程间通信 之虚假唤醒和中断，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

两个线程，可以操作初始值为0的一个变量，实现一个线程对该变量+1，一个线程对该变量-1，实现交替，来10轮，变量初始值为0，以实现此问题作为引入，简化我们的理解

文章目录

    • 一、两个线程synchronized写法-结果无问题
    • 二（一）、四个线程synchronized写法-问题及解决办法
    • 二（二）、4线程问题 解决办法1：使用while进行条件判断
    • 二（三）、4线程问题 解决办法2：使用Lock和Condition实现线程间通信

一、两个线程synchronized写法-结果无问题

package com.atguigu.signcenter.thread;/*** 线程之间的通信-两个线程synchronized写法* @author: jd* @create: 2024-09-02*/
public class ThreadWaitNotifyDemo {public static void main(String[] args) {AirConditioner airConditioner = new AirConditioner();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "A").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "B").start();}
}class AirConditioner {  // 资源类private int number = 0;public synchronized void increment() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number != 0) {this.wait();}// 2. 干活number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}public synchronized void decrement() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number == 0) {this.wait();}// 2. 干活number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}
}

结果：

A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0

二（一）、四个线程synchronized写法-问题及解决办法

换成4个线程会导致错误，虚假唤醒。
原因：在java多线程判断时，不能用if，程序出事出在了判断上面，突然有一添加的线程进到if了，突然中断了交出控制权，没有进行验证，而是直接走下去了，加了两次，甚至多次。
在这里插入图片描述

中断和虚假唤醒是可能产生的，所以要用loop循环，if只判断一次，while是只要唤醒就要拉回来再判断一次。if换成while。（也就是说在四个线程下，有可能两个increment线程都在if中wait，当其被唤醒时，不会再次判断number是否满足条件，而直接执行number++，因此会导致number大于1的情况，同理也会出现number小于0的情况）

如果使用if判断，则会导致虚假唤醒：代码及现象

package com.atguigu.signcenter.thread;/*** 线程之间的通信-两个、四个线程synchronized写法* @author: jd* @create: 2024-09-02*/
public class ThreadWaitNotifyDemo {public static void main(String[] args) {AirConditioner airConditioner = new AirConditioner();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "A").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "B").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "C").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "D").start();}
}class AirConditioner {  // 资源类private int number = 0;public synchronized void increment() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number != 0) {this.wait();}// 2. 干活number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}public synchronized void decrement() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number == 0) {this.wait();}// 2. 干活number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}
}

现象

A	1
B	0
A	1
B	0
C	1
B	0
A	1
B	0
C	1
D	0
B	-1
B	-2
B	-3
B	-4
B	-5
B	-6
A	-5
D	-6
D	-7
D	-8
D	-9
D	-10
D	-11
D	-12
D	-13
D	-14
C	-13
A	-12
C	-11
A	-10
C	-9
A	-8
C	-7
A	-6
C	-5
A	-4
C	-3
A	-2
C	-1

图示为什么会出现问题
在使用if判断两个线程的情况下，阻塞的线程只有两种情况，此时不会出现任何问题；
而使用if在四个线程的情况下，可能存在这种情况：

  1. 最开始+线程进行了增加操作NotifyAll；
  2. 此时+'线程抢占到执行权，进入if判断进入阻塞状态；
  3. +线程又抢到了执行权，同样进入if判断阻塞；
  4. -线程抢占执行权进行减操作，NotifyAll；
  5. +'线程抢占执行权，进行增加操作，NotifyAll；
  6. +线程抢占执行权，进行增加操作 （此时便出现了number=2的情况）
    使用while就不会出现这种问题，因为在NotifyAll线程激活运行后，会进行二次判断！
    在这里插入图片描述

二（二）、4线程问题 解决办法1：使用while进行条件判断

解决此问题：
使用while进行条件判断

  1. 高内聚第耦合的前提下，线程操作资源类
  2. 判断/干活/通知
  3. 多线程交互中，必须要防止多线程的虚假唤醒，也即(在多线程的判断中不许用if只能用while)
    解决代码：
package com.atguigu.signcenter.thread;/*** 线程之间的通信-两个、四个线程synchronized写法* @author: jd* @create: 2024-09-02*/
public class ThreadWaitNotifyDemo {public static void main(String[] args) {AirConditioner airConditioner = new AirConditioner();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "A").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "B").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "C").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "D").start();}
}
/*
class AirConditioner {  // 资源类private int number = 0;public synchronized void increment() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number != 0) {this.wait();}// 2. 干活number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}public synchronized void decrement() throws InterruptedException {// 1. 判断if (number == 0) {this.wait();}// 2. 干活number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}*/class AirConditioner {  // 资源类private int number = 0;public synchronized void increment() throws InterruptedException {// 1. 判断while (number != 0) {this.wait();}// 2. 干活number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}public synchronized void decrement() throws InterruptedException {// 1. 判断while (number == 0) {this.wait();}// 2. 干活number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知this.notifyAll();}
}

正常结果：

A	1
B	0
A	1
B	0
A	1
B	0
C	1
B	0
A	1
B	0
C	1
B	0
A	1
D	0
C	1
B	0
A	1
D	0
C	1
B	0
A	1
D	0
C	1
B	0
A	1
D	0
C	1
B	0
A	1
D	0
C	1
D	0
A	1
D	0
C	1
D	0
C	1
D	0
C	1
D	0

二（三）、4线程问题 解决办法2：使用Lock和Condition实现线程间通信

通过Java8的Lock和Condition接口（await、signal、signalAll），可以替换synchronized与Object monitor方法（wait、notify、notifyAll）
在这里插入图片描述
这里我们还是使用3.2中的例子，4个线程，两个打印1两个打印0，让其交替打印，分别打印十次

package com.atguigu.signcenter.thread;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** @author: jd* @create: 2024-09-02*/
public class ThreadWaitNotifyDemo2 {public static void main(String[] args) {AirConditioner2 airConditioner = new AirConditioner2();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "A").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "B").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "C").start();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {airConditioner.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "D").start();}
}class AirConditioner2 {  // 资源类private int number = 0;// 使用java8 lock 和 condition接口实现private Lock lock = new ReentrantLock();private Condition condition = lock.newCondition();public void increment() throws InterruptedException {lock.lock();try {// 1. 判断while (number != 0) {condition.await(); // this.wait();}// 2. 干活number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知condition.signalAll(); // this.notifyAll();}catch (Exception e) {}finally {lock.unlock();}}public void decrement() throws InterruptedException {lock.lock();try {// 1. 判断while (number == 0) {condition.await(); // this.wait();}// 2. 干活number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);// 3. 通知condition.signalAll(); // this.notifyAll();}catch (Exception e) {}finally {lock.unlock();}}
}

码字不易，请大家多多指教~

这篇关于【多线程】线程间通信 之虚假唤醒和中断的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1130819。

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