【多线程】线程间通信 之虚假唤醒和中断

news2024/12/27 11:56:41

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~

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&#x1f469;&#xff1a;我想组织一场考试答题&#xff0c;考完后可以导出所有考生的成绩&#xff0c;我还需要查出哪些人是没有参加考试的&#xff0c;这个能实现吗&#xff1f; &#x1f64b;&#xff1a;支持的 下面将以【如何组织一场考试答题】为主流程展开介绍 &#x…
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第L2周：机器学习-线性回归

第L2周：机器学习-线性回归

&#x1f368; 本文为&#x1f517;365天深度学习训练营 中的学习记录博客&#x1f356; 原作者&#xff1a;K同学啊 目标&#xff1a; 学习简单线性回归模型和多元线性回归模型通过代码实现&#xff1a;通过鸢尾花花瓣长度预测花瓣宽度 具体实现&#xff1a; &#xff08;一&…
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走进酿酒车间：探寻白酒酿造的每一步

走进酿酒车间：探寻白酒酿造的每一步

在古老的华夏大地上&#xff0c;有一种传统而不同的技艺——白酒酿造。它不仅承载了中华民族千年的文化积淀&#xff0c;更蕴含了无数酿酒师的匠心与智慧。今天&#xff0c;让我们一同走进豪迈白酒&#xff08;HOMANLISM&#xff09;的酿酒车间&#xff0c;探寻那神秘而又精彩的…
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20240903 每日AI必读资讯

20240903 每日AI必读资讯

Claude 3.5 Sonnet对免费用户关闭&#xff1f; - 免费用户无法使用Claude 3.5 Sonnet模型&#xff0c;只能使用功能简单的Claude 3 Haiku模型。 - Claude 3.5 Sonnet在性能、理解能力、运行速度和视觉处理方面都有显著提升&#xff0c;成为行业新标杆。 - 关闭可能影响用户使…
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解决jupyter notebook启动需要密码的问题

解决jupyter notebook启动需要密码的问题

解决方法 在运行界面输入 jupyter notebook list 之后运行界面会输出token值&#xff0c;将对应地址后的token复制到密码栏中即可
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Java题集（由入门到精通）01

Java题集（由入门到精通）01

此系列文章收录大量Java经典代码题&#xff08;也可以算是leetcode刷题指南&#xff09;&#xff0c;希望可以与大家一起努力学好Java。3、2、1&#xff0c;请看&#xff01; 目录 1.根据输入的运算符&#xff08;、-、*、/&#xff09;进行计算 2.随机生成一个整数&#xf…
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AJAX基础与进阶

AJAX基础与进阶

一、express基本使用 1. 在最外层启动终端&#xff0c;添加文件 2. 创建 express 框架 // 1. 引入express const express require(express);// 2. 创建应用对象 const app express();// 3. 创建路由规则 //request 是对请求报文的封装 //response 是对响应报文的封装 app.g…
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021集—— 数据的大小端序转换——C#学习笔记

021集—— 数据的大小端序转换——C#学习笔记

整形数据的大小端序转换&#xff1a; 代码如下&#xff1a; using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks;namespace ConsoleApp1 {class a {public static int EndianReverse(int oldvalue) {//in…
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