线程之间为什么要同步(线程为什么要实现u方法)

导语：为什么线程协作的 wait() 方法需要写在循环里，你有想过吗？

问：为什么是 while 而不是 if ？

大多数人都知道常见的使用 synchronized 代码：

那么问题是为啥这里是 while 而不是 if 呢？这个问题我最开始也想了很久，按理来说已经在 synchronized 块里面了嘛，就不需要了。这个也是我前面一直是这么认为的，直到最近看了一个 Stackoverflow 上的问题才对这个问题有了比较深入的理解。

试想我们要试想一个有界的队列。那么常见的代码可以是这样：

注意到这里用的 if，那么我们来看看它会报什么错呢？下面的代码用了 1 个线程来 put，10 个线程来 get：

这段代码很快或者说一开始就会报错：

java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:653) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:492) at TestWhileWaitBuf.get(TestWhileWait.java:80)atTestWhileWait2.run(TestWhileWait.java:47) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

很明显，在 remove 的时候报错了。那么我们来分析下：

假设现在有 A，B 两个线程来执行 get 操作，我们假设如下的步骤发生了：

1. A 拿到了锁 line 0。

2. A 发现 size==0, (line 1)，然后进入等待，并释放锁 (line 2)。

3. 此时 B 拿到了锁，line0，发现 size==0，(line 1)，然后进入等待，并释放锁 (line 2)。

4. 这个时候有个线程 C 往里面加了个数据 1，那么 notifyAll 所有的等待的线程都被唤醒了。

5. AB 重新获取锁，假设又是 A 拿到了。然后他就走到 line 3，移除了一个数据，(line4) 没有问题。

6. A 移除数据后想通知别人，此时 list 的大小有了变化，于是调用了 notifyAll (line5)，这个时候就把 B 被唤醒了，那么 B 接着往下走。

7. 这时候 B 就出问题了，因为其实此时的竞态条件已经不满足了 (size==0)。B 以为还可以删除就尝试去删除，结果就跑了异常了。

那么 fix 很简单，在 get 的时候加上 while 就好了：

同样的，我们可以尝试修改 put 的线程数和 get 的线程数来发现如果 put 里面不是 while 的话也是不行的。

我们可以用一个外部周期性任务来打印当前 list 的大小，你会发现大小并不是固定的最大5：

这里我想应该说清楚了为啥必须是 while 还是 if 了。

问：什么时候用 notifyAll 或者 notify？

大多数人都会这么告诉你，当你想要通知所有人的时候就用 notifyAll，当你只想通知一个人的时候就用 notify。但是我们都知道 notify 实际上我们是没法决定到底通知谁的(都是从等待集合里面选一个)。那这个还有什么存在的意义呢？

在上面的例子中，我们用到了 notifyAll，那么下面我们来看下用 notify 是否可以工作呢？

下面的几点是 jvm 告诉我们的：

任何时候，被唤醒的来执行的线程是不可预知。比如有 5 个线程都在一个对象上，实际上我不知道 下一个哪个线程会被执行。synchronized 语义实现了有且只有一个线程可以执行同步块里面的代码。

那么我们假设下面的场景就会导致死锁：

P – 生产者 调用 put。C – 消费者 调用 get。

1. P1 放了一个数字1。

2. P2 想来放，发现满了，在wait里面等了。

3. P3 想来放，发现满了，在 wait 里面等了。

4. C1 想来拿，C2，C3 就在 get 里面等着。

5. C1 开始执行，获取1，然后调用 notify 然后退出。

如果 C1 把 C2 唤醒了，所以P2 (其他的都得等)只能在put方法上等着。(等待获取synchoronized (this) 这个monitor)。C2 检查 while 循环发现此时队列是空的，所以就在 wait 里面等着。C3 也比 P2 先执行，那么发现也是空的，只能等着了。

6. 这时候我们发现 P2、C2、C3 都在等着锁，最终 P2 拿到了锁，放一个 1，notify，然后退出。

7. P2 这个时候唤醒了P3，P3发现队列是满的，没办法，只能等它变为空。8. 这时候没有别的调用了，那么现在这三个线程(P3, C2,C3)就全部变成 suspend 了，也就是死锁了。

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