Java多线程生产者消费者说明等待唤醒机制问题和虚假唤醒问题

不用等待唤醒机制实现的生产者与消费者

代码

package com.hust.juc;

/*
 * 生产者和消费者案例
 */
public class TestProductorAndConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();

        /*
         * new Thread(pro, "生产者 C").start(); new Thread(cus, "消费者 D").start();
         */
    }

}

// 店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    // 进货
    public synchronized void get() {// 循环次数：0
        if (product >= 1) {
            System.out.println("产品已满！");

            /*try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }*/

        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : "
                    + ++product);
            //this.notifyAll();
        }

    }

    // 卖货
    public synchronized void sale() {// product = 0; 循环次数：0
        if (product <= 0) {
            System.out.println("缺货！");

            /*try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }*/
        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : "
                    + --product);
            //this.notifyAll();
        }
    }
}

// 生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
            }

            clerk.get();
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.sale();
        }
    }
}

运行结果

只要线程得到了CPU就会运行，缺货也会一直去缺货，很不科学，所以这个时候我们得用等待唤醒机制。

使用等待唤醒机制

代码

就是把上面的代码中await和notify的注释打开

运行结果

这个时候会发现都运行完了，但是程序并没有结束，这就是等待唤醒机制遗留问题。

解决等待唤醒机制的问题

我们分析一下，很容易想到是因为，await被唤醒之后是从await的地方继续执行，那么直接从else出走掉了，假如那是消费者的最后一轮循环，那么那个最后一轮循环的线程就结束了，生产者还有一轮或者多伦循环没有结束，生产者线程生产出的商品就没有线程去消费就会一直等待。

代码去掉else就解决了这个问题

package com.hust.juc;

/*
 * 生产者和消费者案例
 */
public class TestProductorAndConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();

        /*
         * new Thread(pro, "生产者 C").start(); new Thread(cus, "消费者 D").start();
         */
    }

}

// 店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    // 进货
    public synchronized void get() {// 循环次数：0
        if (product >= 1) {
            System.out.println("产品已满！");

            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }

        }

        System.out
                .println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
        this.notifyAll();
    }

    // 卖货
    public synchronized void sale() {// product = 0; 循环次数：0
        if (product <= 0) {
            System.out.println("缺货！");

            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }

        System.out
                .println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
        this.notifyAll();
    }
}

// 生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
            }

            clerk.get();
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.sale();
        }
    }
}

多线程下的虚假唤醒

说白了其实这还是“单线程“，因为只有一个线程生产一个线程消费，如果现在有两个线程去生产，两个线程去消费，那么就会出现虚假唤醒的情况。

虚假唤醒代码

把上面的代码中CD线程注释掉的打开就行。

运行截图

虚假唤醒问题分析

仔细考虑一下，假如现在消费者线程C执行，此时没有商品，消费者线程C等待，这个时候消费者线程D也拿到了CPU，也是没有商品的状态，也等待。这个时候一个生产者生产出了一个商品，此时唤醒了两个等待的消费者，往下执行，那么很自然就产生了-1等负数的情况。

解决办法就是把wait放在循环里

package com.hust.juc;

/*
 * 生产者和消费者案例
 */
public class TestProductorAndConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();

        new Thread(pro, "生产者 C").start();
        new Thread(cus, "消费者 D").start();

    }
}

// 店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    // 进货
    public synchronized void get() {// 循环次数：0
        while (product >= 1) {
            System.out.println("产品已满！");

            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }

        }

        System.out
                .println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
        this.notifyAll();
    }

    // 卖货
    public synchronized void sale() {// product = 0; 循环次数：0
        while (product <= 0) {
            System.out.println("缺货！");

            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }

        System.out
                .println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
        this.notifyAll();
    }
}

// 生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
            }

            clerk.get();
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.sale();
        }
    }
}

运行截图

这个才会得到解决。