从一个死锁分析wait,notify,notifyAll
本文通过wait()，notify()，notifyAll()模拟生产者-消费者例子，说明为什么使用notify()会发生死锁。
1. 代码示例
1.1 生产者
public class Producer implements Runnable { List cache; public Producer(List cache) { this.cache = cache; } @Override public void run() { while (true) { produce(); } } private void produce() { synchronized (cache) { try { while (cache.size() == 1) { cache.wait(); } // 模拟一秒生产一条消息 Thread.sleep(1000); cache.add(new Random().nextInt()); cache.notify(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } 1.2 消费者
public class Consumer implements Runnable { List cache; public Consumer(List cache) { this.cache = cache; } @Override public void run() { while (true) { consume(); } } private void consume() { synchronized (cache) { try { while (cache.isEmpty()) { cache.wait(); } System.out.println("Consumer consumed [" + cache.remove(0) + "]"); cache.notify(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } 1.3 测试代码
1.3.1 一个生产者一个消费者
public class WaitNotifyTest { public static void main(String[] args) throws Exception { List cache = Lists.newArrayList(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); new Thread(new Producer(cache)).start(); } } 运行结果：
Consumer consumed [169154454]Consumer consumed [511734] Consumer consumed [-25784306] Consumer consumed [1648046130] ……
从控制台可以看出，每隔一秒钟消费一条数据，完美的生产者消费者模型！
1.3.2 多个消费者多个生产者
既然生产者和消费者都继承了Runnable，就应该多线程运行嘛～～
public class WaitNotifyTest { public static void main(String[] args) throws Exception { List cache = Lists.newArrayList(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); new Thread(new Producer(cache)).start(); new Thread(new Producer(cache)).start(); new Thread(new Producer(cache)).start(); } } 运行结果：
Consumer consumed [-1658797021]Consumer consumed [-2050633449]
程序运行一会后，控制台就没输出了！！！ 通过jstack命令可以分析出当前demo发生了死锁。
1.3.3 将Consumer和Producer中的notify()换成notifyAll()试试
运行结果
Consumer consumed [-781807640]Consumer consumed [42787175] Consumer consumed [327937050] Consumer consumed [2140968760] ……
程序又可以欢乐的跑起来了！
我到底做错什么了！
2. notify和notifyAll的区别
1.3.2和1.3.3的不同之处只是将notify换成了notifyAll，肯定是这里有问题
在说明notify和notifyAll的区别之前，先阐述两个概念：锁池和等待池
- 锁池:假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁，而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块)，由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权，但是该对象的锁目前正被线程A拥有，所以这些线程就进入了该对象的锁池中。
- 等待池:假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁后，进入到了该对象的等待池中。
再说notify和notifyAll的区别
- 线程调用了对象的 wait()方法，便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁（即不会参与线程调度，大家理解就好～～）。
- notifyAll调用后，会将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。
- notify调用后，只会将等待池中的一个随机线程移到锁池。
知道上面的原理后，1.3.x的例子就很好理解了
1.3.1：因为只有一个生产者和消费者，所以等待池中始终只有一个线程，要么就是生产者唤醒消费者，要么消费者唤醒生产者，所以程序可以成功跑起来；
1.3.2：为了简化分析过程，假设两个消费者线程C1、C2，一个生产者线程P1。时序过程如下（只是一种可能性，不绝对，毕竟只是个例子嘛～~）：- C1，C2观察到缓存cache中无数据，进入等待池;
- P1获取锁并设置cache数据，通过notify唤醒等待池中某个线程C1，假设C1被唤醒并放入锁池，然后P1释放锁、继续循环重新获取锁并因为检测到cache.size()==1而进入等待池；
- 此时锁池中的线程为C1，C1会竞争到锁，从而消费数据，然后执行notify方法并释放锁，并假设其notify方法会将C2从等待池移入锁池；
- C2检测到cache为空，执行await()使自身进入锁池。因为自身的阻塞所以不能唤醒C1或P1，从而导致死锁！
1.3.3：分两种情况分析：
- cache为空
- 先假设所有线程P都一直停留在等待池。但是这种情况是不可能存在的，因为cache肯定是某个C线程消费后才为空，然后该C线程会执行notifyAll方法将所有等待池中的线程都移入锁池，所以不可能所有P线程一直在等待池；
- 既然P线程不可能一直在等待池，那么这种P线程会竞争锁从而设置cache的值导致cache不为空；
- cache不空的情况分析过程同上
3 使用wait、notify的基本套路
下面是effective java中推荐的标准写法：
synchronized (obj) { while ( ) obj.wait(timeout); // Perform action appropriate to condition} 为什么要用while，改成if行不行，就像下面这样：
synchronized (obj) { if ( ) obj.wait(timeout); // Perform action appropriate to condition} 我们将1.1和1.2代码中的while换成if，启动一个生产者，两个消费者线程，某个消费者线程会出现数组下标越界的异常，代码及原因分析如下：
public class WaitNotifyTest { public static void main(String[] args) throws Exception { List cache = Lists.newArrayList(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); new Thread(new Consumer(cache)).start(); Thread.sleep(1000); new Thread(new Producer(cache)).start(); } } - 消费者C1、C2发现cache为空，相继进入等待池；
- P1生产数据，放入cache并唤醒C1，同时自己进入等待池；
- C1消费数据，唤醒C2，C2从cache.wait()处开始执行，因为我们将while(cache.isEmpty())改成了if(cache.isEmpty())，C2不会再次检查cache是否为空，而是直接执行后续代码，这时cache的数据已经被C1消费完了，调用cache.get(0)产生数组下标越界！