分析一个常见的java多线程通信问题（假死现象）

一件复杂的事，一个人如果不能做，两个人又做的不好，一群人就可能很好的解决了。对于线程来说也是，通过多个线程就能完成一个更复杂的功能，这就需要多个线程协作，协作就需要交流，但是交流总是会出问题的。在这篇文章中我们分析一下java多线程通信过程中出现的一个假死现象。然后给出一个解决办法。

一、假死现象重现

为了更好地演示我们的实例，我们使用生产者消费者模式，一边生产一边消费。

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下面我们先试着实现一下。这个例子的功能描述如下：

有一个产品a，生产方法生产a，消费方法消费a。然后10个生产线程生产，10个消费线程消费。永不停息。

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上面的流程很清晰，一堆线程生产，生产了之后notify消费者去消费。

第一步：定义变量

public class ProduceAndConsumerModel {
    //a表示共享变量
    private int a = 0;
    //lock就是一把锁
    final private Object lock = new Object();
    // isProduced表示是否已经生产的标志
    private volatile boolean isProduced = false;
}

第二步：生产和消费方法（定义在上面的类中）

首先是生产方法

public void produce() throws InterruptedException {
    synchronized (lock) {
        // 如果已经生产了，那就等消费了再生产
        if (isProduced) {
            lock.wait();
        } else {// 没有生产，那就生产一个，并通知消费者去消费
            a++;
            System.out.println("生产者" + Thread.currentThread().getName() 
                                  + "生产一个产品：" + (a));
            lock.notify();
            isProduced = true;
        }
    }
}

然后是消费方法

public void consume() throws InterruptedException {
    synchronized (lock) {
        // 如果有产品，那就消费，并通知生产者可以继续生产了。
        if (isProduced) {
            System.out.println("消费者" + Thread.currentThread().getName() 
                                  + "消费一个产品：" + (a));
            lock.notify();
            isProduced = false;
        } else {// 如果没有产品，那就等待一会
            lock.wait();
        }
    }
}

第三步：测试

public class ProduceAndConsumerModel {
    public static void main(String[] args) {
        ProduceAndConsumerModel model = new ProduceAndConsumerModel();
        // 生产线程一直不停的生产
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    while (true) {
                        model.produce();
                    }
                };
            }.start();
        }
        // 消费线程一直不停的消费
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    while (true) {
                        model.consume();
                    }
                };
            }.start();
        }
    }
}

上面这个例子的功能，在一开始也已经说明了，这里produce和consume方法中，使用的是wait/notify机制来实现的，我们运行一下看会出现什么结果：

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我们看到，本来整个程序是永不停歇的，但是在生产了6个产品之后，突然间就停歇了，也就是我们今天的主题，多线程通信出现了假死状态。为什么会出现这种现象呢？我们来分析一下原因。

二、假死状态分析

其实出现这个现象的原因很简单，那就是和我们的wait/notify机制有关，我们几句话来总结一下：

“假死”的现象就是全部线程都进入了WAITING状态（死锁），则程序就不再执行任何业务功能了，整个项目呈停止状态。上面的案例中出现假死的现象是由于仅仅唤醒了同类（生产者唤醒了生产者，消费者唤醒了消费者）的现象大量出现导致的。

下面我们画一张图来分析一下：

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也就是说notify通知的是是同类。造成了这种堵塞现象。这是其根本原因，而且这张图是我们自己画的。下面我们就直接使用jstack工具来分析一下线程的状态。这两个工具是jdk自带的，我们可以直接使用。

第一步：使用jps查看当前电脑存在的所有java线程

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第二步：使用jstack工具查看线程状态信息

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现在我们知道了，目前所有的线程都是出于等待的状态，这也就是假死现象的验证。

假死现象的原因我们知道了，那么我们如何改正呢？

三、假死状态修复

假死现象的改正其实很简单，网上的方式也很多，比如说通过BlockingQueue或者是notifyAll方法。notifyAll方法超级简单，就是把上面produce和consume方法中的notify改成notifyAll方法即可。目的就是通知到所有的其他线程，生产线程该生产的生产，消费线程该消费的消费。

对于java多线程的系列的文章，这算是基础入门。还有更多文章我也经持续发布。感谢支持。OK，今天的文章先到这。

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