先看一个有问题的只能轮替发生的生产者-消费者模型代码(源自http://www.iteye.com/problems/96126的问题):
//生产/消费者模式 public class Basket { Lock lock = new ReentrantLock(); // 产生Condition对象 Condition produced = lock.newCondition(); Condition consumed = lock.newCondition(); boolean available = false; public void produce() throws InterruptedException { lock.lock(); try { if (available) { produced.await(); // 放弃lock进入睡眠 } // 生产 System.out.println("put"); available = true; consumed.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程 } finally { lock.unlock(); } } public void consume() throws InterruptedException { lock.lock(); try { if (!available) { consumed.await(); // 放弃lock进入睡眠 } /* 消费 */ System.out.println("get"); available = false; produced.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程 } finally { lock.unlock(); } } }
测试程序:
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final Basket basket = new Basket(); // 定义一个producer Runnable producer = new Runnable() { public void run() { try { basket.produce(); } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } } }; // 定义一个consumer Runnable consumer = new Runnable() { public void run() { try { basket.consume(); } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } } }; // 各产生10个consumer和producer ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 4; i++) service.submit(producer); // Thread.sleep(2000); for (int i = 0; i < 4; i++) service.submit(consumer); service.shutdown(); }
本来想要的效果是一次put之后一次get,但是实际情况可能会出现两次put,或者先出现两次get,即在没有put之前就已经有get了,更甚至还可能出现程序卡死,即出现了4次put,3次get后停住了,或者3次put、4次get后停住了的现象。
原因分析:
当经过put、get之后,假如此时available为true,对于produce()方法可能出现下面情况:
一个线程在等待lock;
一个线程处于await
此时其他线程在调用consume()方法后,会把available设为false,并发送给生产线程发送信号,来唤醒处于await()的线程,之后会调用unlock()方法,让处于等待lock()的线程去竞争这个锁。此时会出现两种情况:
1. 处于等待lock锁的线程竞争到锁
2. 处于await的线程被唤醒,获取锁
如果是第2种情况,则一切正常。但是如果是等待lock()锁的线程竞争到锁,会出现下面情况:
由于处于await的线程后获取锁,但是此时available已经为true了,由于使用if,而不是while自旋锁,因此就会开始说的哪几种情况。
何为Java中的自旋锁:为了防止假唤醒,保存信号的成员变量放在一个while循环里接受检查,而不是在if表达式里。这样的一个while循环叫做自旋锁(校注:这种做法要慎重,目前的JVM实现自旋会消耗CPU,如果长时间不调用doNotify方法,doWait方法会一直自旋,CPU会消耗太大)。被唤醒的线程会自旋直到自旋锁(while循环)里的条件变为false。