阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

某天我在****的时候,突然有个小伙伴微信和我说:“狼哥,求教为毛wait()要放在同步块中?”

阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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我顿时觉得**一紧,仔细回顾一下,如果wait()方法不在同步块中,代码的确会抛出IllegalMonitorStateExeception:

public class WaitInSyncBlockTest {

    @Test
    public void test() {
        try {
            new Object().wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

结果是:

阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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但是,为毛呢??为毛呢?我也不知道啊。

机智如我立刻假装正在开会忙得不可开交,回了一条:“开会中,今晚吃饭和你细说。”

阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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经过一番谷歌百度之后,我找到了答案。

Lost Wake-Up Problem

事情得从一个多线程编程里面臭名昭著的问题"Lost wake-up problem"说起。

这个问题并不是说只在Java语言中会出现,而是会在所有的多线程环境下出现。

假如我们有两个线程,一个消费者线程,一个生产者线程。生产者线程的任务可以简化成将count加一,而后唤醒消费者;消费者则是将count减一,而后在减到0的时候陷入睡眠:

生产者伪代码:

count+1;
notify();

消费者伪代码:

while(count<=0)
   wait()

count--

熟悉多线程的朋友一眼就能够看出来,这里面有问题。什么问题呢?

生产者是两个步骤:

  1. count+1;
  2. notify();

消费者也是两个步骤:

  1. 检查count值;
  2. 睡眠或者减一;

万一这些步骤混杂在一起呢?比如说,初始的时候count等于0,这个时候消费者检查count的值,发现count小于等于0的条件成立;就在这个时候,发生了上下文切换,生产者进来了,噼噼啪啪一顿操作,把两个步骤都执行完了,也就是发出了通知,准备唤醒一个线程。这个时候消费者刚决定睡觉,还没睡呢,所以这个通知就会被丢掉。紧接着,消费者就睡过去了……

阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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这就是所谓的lost wake up问题。

那么怎么解决这个问题呢?

现在我们应该就能够看到,问题的根源在于,消费者在检查count到调用wait()之间,count就可能被改掉了。

这就是一种很常见的竞态条件。

很自然的想法是,让消费者和生产者竞争一把,竞争到了的,才能够修改count的值。

于是生产者的代码是:

tryLock()

count+1

notify()

releaseLock()

消费者的代码是:

tryLock()

while(count <= 0)
  wait()
  
count-1

releaseLock

注意的是,我这里将两者的两个操作都放进去了同步块中。

现在来思考一个问题,生产者代码这样修改行不行?

tryLock()

count+1

notify()

releaseLock()

答案是,这样改毫无卵用,依旧会出现lost wake up问题,而且和无锁的表现是一样的。

终极答案

所以,我们可以总结到,为了避免出现这种lost wake up问题,在这种模型之下,总应该将我们的代码放进去的同步块中。

Java强制我们的wait()/notify()调用必须要在一个同步块中,就是不想让我们在不经意间出现这种lost wake up问题。

不仅仅是这两个方法,包括java.util.concurrent.locks.Condition的await()/signal()也必须要在同步块中:

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    private Condition condition = lock.newCondition();

    @Test
    public void test() {
        try {
            condition.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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准确的来说,即便是我们自己在实现自己的锁机制的时候,也应该要确保类似于wait()和notify()这种调用,要在同步块内,防止使用者出现lost wake up问题。

Java的这种检测是很严格的。它要求的是,一定要处于锁对象的同步块中。举例来说:

private Object obj = new Object();

    private Object anotherObj = new Object();

    @Test
    public void produce() {
        synchronized (obj) {
            try {
                anotherObj.notify();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

这样是没有什么卵用的。一样出现IllegalMonitorStateException。

可以拿去套路面试官的话术

到这里,按照道理来说,就可以结束了。不过既然是面试遇到的问题,我就提供点面试回答的小技巧。

假如面试官问你这个问题了,你最开始不要巴啦啦全部说出来。只需要轻描淡写地说:“这是Java设计者为了避免使用者出现lost wake up问题而搞出来的。”

注意演技,一定要轻描淡写中透露着一丝“我其实就知道lost wake up这个名词,再问就要露馅了”的感觉。

于是面试官肯定会追问:“lost wake up问题是什么?”

这个时候你就可以巴啦啦一大堆了。这个过程你要充满自信,表露出那种睥睨天下这种小问题就别来烦我的气概来。

于是,offer到手。

阿里面试题,Java中wait()方法为什么要放在同步块中?

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原文 

http://www.jianshu.com/p/b8073a6ce1c0

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