java併發編程（十五）--線程間通信中notifyAll造成的早期通知問題

    如果線程在等待時接到通知，但線程等待的條件還不滿足，此時，線程接到的就是早期通知，如果條件滿足的時間很短，但很快又改變了，而變得不再滿足，這時也將發生早期通知。這種現象聽起來很奇怪，下面通過一個示例程序來說明問題。

    很簡單，兩個線程等待刪除List中的元素，同時另外一個線程正要向其中添加項目。代碼如下：

import java.util.*;

public class EarlyNotify extends Object {
	private List list;

	public EarlyNotify() {
		list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());
	}

	public String removeItem() throws InterruptedException {
		print("in removeItem() - entering");

		synchronized ( list ) {
			if ( list.isEmpty() ) {  //這裏用if語句會發生危險
				print("in removeItem() - about to wait()");
				list.wait();
				print("in removeItem() - done with wait()");
			}

			//刪除元素
			String item = (String) list.remove(0);

			print("in removeItem() - leaving");
			return item;
		}
	}

	public void addItem(String item) {
		print("in addItem() - entering");
		synchronized ( list ) {
			//添加元素
			list.add(item);
			print("in addItem() - just added: '" + item + "'");

			//添加後，通知所有線程
			list.notifyAll();
			print("in addItem() - just notified");
		}
		print("in addItem() - leaving");
	}

	private static void print(String msg) {
		String name = Thread.currentThread().getName();
		System.out.println(name + ": " + msg);
	}

	public static void main(String[] args) {
		final EarlyNotify en = new EarlyNotify();

		Runnable runA = new Runnable() {
				public void run() {
					try {
						String item = en.removeItem();
						print("in run() - returned: '" + 
								item + "'");
					} catch ( InterruptedException ix ) {
						print("interrupted!");
					} catch ( Exception x ) {
						print("threw an Exception!!!\n" + x);
					}
				}
			};

		Runnable runB = new Runnable() {
				public void run() {
					en.addItem("Hello!");
				}
			};

		try {
			//啓動第一個刪除元素的線程
			Thread threadA1 = new Thread(runA, "threadA1");
			threadA1.start();

			Thread.sleep(500);
	
			//啓動第二個刪除元素的線程
			Thread threadA2 = new Thread(runA, "threadA2");
			threadA2.start();

			Thread.sleep(500);
			//啓動增加元素的線程
			Thread threadB = new Thread(runB, "threadB");
			threadB.start();

			Thread.sleep(10000); // wait 10 seconds

			threadA1.interrupt();
			threadA2.interrupt();
		} catch ( InterruptedException x ) {}
	}
}

    執行結果如下：

    

     分析：首先啓動threadA1，threadA1在removeItem（）中調用wait（），從而釋放list上的對象鎖。再過500ms，啓動threadA2，threadA2調用removeItem（），獲取list上的對象鎖，也發現列表爲空，從而在wait（）方法處阻塞，釋放list上的對象鎖。再過500ms後，啓動threadB，並調用addItem，獲得list上的對象鎖，並在list中添加一個元素，同時用notifyAll通知所有線程。

    threadA1和threadA2都從wait（）返回，等待獲取list對象上的對象鎖，並試圖從列表中刪除添加的元素，這就會產生麻煩，只有其中一個操作能成功。假設threadA1獲取了list上的對象鎖，並刪除元素成功，在退出synchronized代碼塊時，它便會釋放list上的對象鎖，此時threadA2便會獲取list上的對象鎖，會繼續刪除list中的元素，但是list已經爲空了，這便會拋出IndexOutOfBoundsException。

 

    要避免以上問題只需將wait外圍的if語句改爲while循環即可，這樣當list爲空時，線程便會繼續等待，而不會繼續去執行刪除list中元素的代碼。

    修改後的執行結果如下：

 

     總結：在使用線程的等待/通知機制時，一般都要在while循環中調用wait（）方法，滿足條件時，才讓while循環退出，這樣一般也要配合使用一個boolean變量（或其他能判斷真假的條件，如本文中的list.isEmpty()），滿足while循環的條件時，進入while循環，執行wait（）方法，不滿足while循環的條件時，跳出循環，執行後面的代碼。