【轉】通過生產者消費者案例理解等待喚醒機制和虛假喚醒

来源:http://www.cnblogs.com/ccfdod/archive/2017/02/19/6414695.html
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首先引入下麵這段生產者和消費者的程式，店員類作為生產產品和消費產品的中介，其中的數據product為共用數據，產品最多只能囤積5個，當產品達到5個還在生產時，就會提示“產品已滿！”，類似地，如果產品只有0個了還在消費，會提示“缺貨！”： 運行程式，結果如下： 這是一種不好的情況，因為當產品已滿時，還 ...


首先引入下麵這段生產者和消費者的程式，店員類作為生產產品和消費產品的中介，其中的數據product為共用數據，產品最多只能囤積5個，當產品達到5個還在生產時，就會提示“產品已滿！”，類似地，如果產品只有0個了還在消費，會提示“缺貨！”：

 1 package concurrent;
 2 
 3 //店員類
 4 class Clerk {
 5     private int product = 0;
 6 
 7     // 進貨
 8     public synchronized void get() {
 9         if (product >= 5) {
10             System.out.println("產品已滿！");
11         } else {
12             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + ++product);
13         }
14     }
15 
16     // 售貨
17     public synchronized void sale() {
18         if (product <= 0) {
19             System.out.println("缺貨！");
20         } else {
21             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + --product);
22         }
23     }
24 }
25 
26 // 生產者類
27 class Productor implements Runnable {
28 
29     private Clerk clerk;
30 
31     public Productor(Clerk clerk) {
32         this.clerk = clerk;
33     }
34 
35     @Override
36     public void run() {
37         for (int i = 0; i < 10; i++) {
38             clerk.get();
39         }
40 
41     }
42 }
43 
44 //消費者類
45 class Consumer implements Runnable {
46 
47     private Clerk clerk;
48 
49     public Consumer(Clerk clerk) {
50         this.clerk = clerk;
51     }
52 
53     @Override
54     public void run() {
55         for (int i = 0; i < 10; i++) {
56             clerk.sale();
57         }
58     }
59 }
60 
61 public class TestProductorAndConsumer {
62 
63     public static void main(String[] args) {
64         Clerk clerk = new Clerk();
65 
66         Productor productor = new Productor(clerk);
67         Consumer consumer = new Consumer(clerk);
68 
69         new Thread(productor,"Productor A").start();
70         new Thread(consumer,"Consumer B").start();
71     }
72 }

運行程式，結果如下： 

這是一種不好的情況，因為當產品已滿時，還在不停地生產，當缺貨時，還在不停地消費。為此，我們引入等待喚醒機制：

 1 package concurrent;
 2 
 3 //店員類
 4 class Clerk {
 5     private int product = 0;
 6 
 7     // 進貨
 8     public synchronized void get() {
 9         if (product >= 5) {
10             System.out.println("產品已滿！");
11 
12             //等待
13             try {
14                 this.wait();
15             } catch (InterruptedException e) {
16                 e.printStackTrace();
17             }
18         } else {
19             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + ++product);
20             //喚醒
21             this.notifyAll();
22         }
23     }
24 
25     // 售貨
26     public synchronized void sale() {
27         if (product <= 0) {
28             System.out.println("缺貨！");
29             //等待
30             try {
31                 this.wait();
32             } catch (InterruptedException e) {
33                 e.printStackTrace();
34             }
35         } else {
36             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + --product);
37             //喚醒
38             this.notifyAll();
39         }
40     }
41 }
42 
43 // 生產者類
44 class Productor implements Runnable {
45 
46     private Clerk clerk;
47 
48     public Productor(Clerk clerk) {
49         this.clerk = clerk;
50     }
51 
52     @Override
53     public void run() {
54         for (int i = 0; i < 10; i++) {
55             clerk.get();
56         }
57     }
58 }
59 
60 //消費者類
61 class Consumer implements Runnable {
62 
63     private Clerk clerk;
64 
65     public Consumer(Clerk clerk) {
66         this.clerk = clerk;
67     }
68 
69     @Override
70     public void run() {
71         for (int i = 0; i < 10; i++) {
72             clerk.sale();
73         }
74 
75     }
76 }
77 
78 public class TestProductorAndConsumer {
79 
80     public static void main(String[] args) {
81         Clerk clerk = new Clerk();
82 
83         Productor productor = new Productor(clerk);
84         Consumer consumer = new Consumer(clerk);
85 
86         new Thread(productor,"Productor A").start();
87         new Thread(consumer,"Consumer B").start();
88     }
89 }

再運行程式，就不會再出現上述的情況： 

但是，現在，我們將產品的囤積上限設定為1（這種情況在現實中也是有可能出現的）： 

然後運行程式：

程式的輸出貌似沒有問題，但請註意圖中箭頭所指的地方，這表示程式沒有結束，還一直在執行。這是因為，當循壞到最後一輪時，由於產品已滿引發了wait()操作，然後生產者線程等待，隨後消費者消費了一份產品，並喚醒等待的生產者線程，此時，被喚醒的生產者線程由於迴圈結束，直接結束了線程的執行，但是另一邊，消費者線程沒有結束，而且由於將產品消費完後再次進入了等待，但是生產者線程此時已經結束了，不能再喚醒消費者線程，所以便進入了死迴圈。 

解決這種問題的方法時去掉Clerk類中get方法和sale方法的else，並將原來else中的代碼直接提出，這樣，就算線程結束，也會先再次喚醒等待的線程：

 1 package concurrent;
 2 
 3 //店員類
 4 class Clerk {
 5     private int product = 0;
 6 
 7     // 進貨
 8     public synchronized void get() {
 9         if (product >= 1) {
10             System.out.println("產品已滿！");
11 
12             // 等待
13             try {
14                 this.wait();
15             } catch (InterruptedException e) {
16                 e.printStackTrace();
17             }
18         }
19         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + ++product);
20         // 喚醒
21         this.notifyAll();
22     }
23 
24     // 售貨
25     public synchronized void sale() {
26         if (product <= 0) {
27             System.out.println("缺貨！");
28             // 等待
29             try {
30                 this.wait();
31             } catch (InterruptedException e) {
32                 e.printStackTrace();
33             }
34         }
35         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + --product);
36         // 喚醒
37         this.notifyAll();
38     }
39 }
40 
41 // 生產者類
42 class Productor implements Runnable {
43 
44     private Clerk clerk;
45 
46     public Productor(Clerk clerk) {
47         this.clerk = clerk;
48     }
49 
50     @Override
51     public void run() {
52         for (int i = 0; i < 10; i++) {
53             clerk.get();
54         }
55     }
56 }
57 
58 // 消費者類
59 class Consumer implements Runnable {
60 
61     private Clerk clerk;
62 
63     public Consumer(Clerk clerk) {
64         this.clerk = clerk;
65     }
66 
67     @Override
68     public void run() {
69         for (int i = 0; i < 10; i++) {
70             clerk.sale();
71         }
72     }
73 }
74 
75 public class TestProductorAndConsumer {
76 
77     public static void main(String[] args) {
78         Clerk clerk = new Clerk();
79 
80         Productor productor = new Productor(clerk);
81         Consumer consumer = new Consumer(clerk);
82 
83         new Thread(productor, "Productor A").start();
84         new Thread(consumer, "Consumer B").start();
85     }
86 }

運行程式，不再死迴圈： 

但是，如果現在有兩個（多個）消費者線程和生產者線程，並且我們在生產者類的run方法中添加一個sleep()方法的執行，情況會如何呢？

 1 package concurrent;
 2 
 3 //店員類
 4 class Clerk {
 5     private int product = 0;
 6 
 7     // 進貨
 8     public synchronized void get() {
 9         if (product >= 1) {
10             System.out.println("產品已滿！");
11 
12             // 等待
13             try {
14                 this.wait();
15             } catch (InterruptedException e) {
16                 e.printStackTrace();
17             }
18         }
19         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + ++product);
20         // 喚醒
21         this.notifyAll();
22     }
23 
24     // 售貨
25     public synchronized void sale() {
26         if (product <= 0) {
27             System.out.println("缺貨！");
28             // 等待
29             try {
30                 this.wait();
31             } catch (InterruptedException e) {
32                 e.printStackTrace();
33             }
34         }
35         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + --product);
36         // 喚醒
37         this.notifyAll();
38     }
39 }
40 
41 // 生產者類
42 class Productor implements Runnable {
43 
44     private Clerk clerk;
45 
46     public Productor(Clerk clerk) {
47         this.clerk = clerk;
48     }
49 
50     @Override
51     public void run() {
52         for (int i = 0; i < 10; i++) {
53             try {
54                 Thread.sleep(100);
55             } catch (InterruptedException e) {
56                 // TODO Auto-generated catch block
57                 e.printStackTrace();
58             }
59             clerk.get();
60         }
61     }
62 }
63 
64 // 消費者類
65 class Consumer implements Runnable {
66 
67     private Clerk clerk;
68 
69     public Consumer(Clerk clerk) {
70         this.clerk = clerk;
71     }
72 
73     @Override
74     public void run() {
75         for (int i = 0; i < 10; i++) {
76             clerk.sale();
77         }
78     }
79 }
80 
81 public class TestProductorAndConsumer {
82 
83     public static void main(String[] args) {
84         Clerk clerk = new Clerk();
85 
86         Productor productor = new Productor(clerk);
87         Consumer consumer = new Consumer(clerk);
88 
89         new Thread(productor, "Productor A").start();
90         new Thread(consumer, "Consumer B").start();
91         new Thread(productor, "Productor C").start();
92         new Thread(consumer, "Consumer D").start();
93     }
94 }

運行程式： 

產品數量出現了負數，這肯定是錯誤的。錯誤的原因在於，當一個消費者線程遇到產品為0時，等待，並釋放鎖標誌，然後另外一個消費者線程獲取到該鎖標誌，由於產品仍然為0，也等待，並釋放鎖標誌。這時候，生產者線程獲取到鎖，在生產一個產品後，執行notifyAll()喚醒所有線程，這時候，一個消費者線程消費一個產品使得產品為0，另外一個消費者線程再消費一個產品使得產品變為了負數，這種現象稱為虛假喚醒。在Object.wait()方法的javadoc中敘述了該如何解決這種問題：

即，將get和sale方法中的if都改為while，這樣，每次被喚醒後，都會再次判斷產品數是否>=0：

 1 package concurrent;
 2 
 3 //店員類
 4 class Clerk {
 5     private int product = 0;
 6 
 7     // 進貨
 8     public synchronized void get() {
 9         while (product >= 1) {
10             System.out.println("產品已滿！");
11 
12             // 等待
13             try {
14                 this.wait();
15             } catch (InterruptedException e) {
16                 e.printStackTrace();
17             }
18         }
19         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + ++product);
20         // 喚醒
21         this.notifyAll();
22     }
23 
24     // 售貨
25     public synchronized void sale() {
26         while (product <= 0) {
27             System.out.println("缺貨！");
28             // 等待
29             try {
30                 this.wait();
31             } catch (InterruptedException e) {
32                 e.printStackTrace();
33             }
34         }
35         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + --product);
36         // 喚醒
37         this.notifyAll();
38     }
39 }
40 
41 // 生產者類
42 class Productor implements Runnable {
43 
44     private Clerk clerk;
45 
46     public Productor(Clerk clerk) {
47         this.clerk = clerk;
48     }
49 
50     @Override
51     public void run() {
52         for (int i = 0; i < 10; i++) {
53             try {
54                 Thread.sleep(100);
55             } catch (InterruptedException e) {
56                 // TODO Auto-generated catch block
57                 e.printStackTrace();
58             }
59             clerk.get();
60         }
61     }
62 }
63 
64 // 消費者類
65 class Consumer implements Runnable {
66 
67     private Clerk clerk;
68 
69     public Consumer(Clerk clerk) {
70         this.clerk = clerk;
71     }
72 
73     @Override
74     public void run() {
75         for (int i = 0; i < 10; i++) {
76             clerk.sale();
77         }
78     }
79 }
80 
81 public class TestProductorAndConsumer {
82 
83     public static void main(String[] args) {
84         Clerk clerk = new Clerk();
85 
86         Productor productor = new Productor(clerk);
87         Consumer consumer = new Consumer(clerk);
88 
89         new Thread(productor, "Productor A").start();
90         new Thread(consumer, "Consumer B").start();
91         new Thread(productor, "Productor C").start();
92         new Thread(consumer, "Consumer D").start();
93     }
94 }

運行程式，發現結果終於正常了： 

 轉載自：http://blog.csdn.net/xiangwanpeng/article/details/54973782


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  • wpf ToggleButton選中效果和一個登錄界面
    前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫，用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫，它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
  • 彈幕樹洞項目功能新增篇
    項目地址 項目後端地址： https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址： ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址： http://tree ...
  • 第27篇 sqlserver2022詳細安裝步驟
    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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