阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

某天我在***的時候,突然有個小夥伴微信上說:“哥,阿里面試又又掛了,被問到為什麼wait()方法要放在同步塊中,沒答出來!”


阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

我頓時覺得**一緊,仔細回顧一下,如果wait()方法不在同步塊中,代碼的確會拋出異常:

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

結果是:

阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

但是,為毛呢??我也沒去了解過。

機智如我立刻假裝正在開會忙得不可開交,回了一條:“開會中,等會和你細說。”

阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

經過一番谷歌之後,找到了答案。

Lost Wake-Up Problem

事情得從一個多線程編程裡面臭名昭著的問題"Lost wake-up problem"說起。

這個問題並不是說只在Java語言中會出現,而是會在所有的多線程環境下出現。

假如有兩個線程,一個消費者線程,一個生產者線程。生產者線程的任務可以簡化成將count加一,而後喚醒消費者;消費者則是將count減一,而後在減到0的時候陷入睡眠:

生產者偽代碼:

count+1;notify();

消費者偽代碼:

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

熟悉多線程的朋友一眼就能夠看出來,這裡面有問題。什麼問題呢?

生產者是兩個步驟:

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

消費者也是兩個步驟:

  1. 檢查count值;
  2. 睡眠或者減一;

萬一這些步驟混雜在一起呢?比如說,初始的時候count等於0,這個時候消費者檢查count的值,發現count小於等於0的條件成立;就在這個時候,發生了上下文切換,生產者進來了,噼噼啪啪一頓操作,把兩個步驟都執行完了,也就是發出了通知,準備喚醒一個線程。這個時候消費者剛決定睡覺,還沒睡呢,所以這個通知就會被丟掉。緊接著,消費者就睡過去了……

阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

這就是所謂的lost wake up問題。

那麼怎麼解決這個問題呢?

現在我們應該就能夠看到,問題的根源在於,消費者在檢查count到調用wait()之間,count就可能被改掉了。

這就是一種很常見的競態條件。

很自然的想法是,讓消費者和生產者競爭一把鎖,競爭到了的,才能夠修改count的值。

於是生產者的代碼是:

tryLock()
count+1
notify()
releaseLock()

消費者的代碼是:

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

注意的是,我這裡將兩者的兩個操作都放進去了同步塊中。

現在來思考一個問題,生產者代碼這樣修改行不行?

tryLock()
count+1
notify()
releaseLock()

答案是,這樣改毫無卵用,依舊會出現lost wake up問題,而且和無鎖的表現是一樣的。

終極答案

所以,我們可以總結到,為了避免出現這種lost wake up問題,在這種模型之下,總應該將我們的代碼放進去的同步塊中。

Java強制我們的wait()/notify()調用必須要在一個同步塊中,就是不想讓我們在不經意間出現這種lost wake up問題。

不僅僅是這兩個方法,包括java.util.concurrent.locks.Condition的await()/signal()也必須要在同步塊中:

 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
@Test public void test() { try { condition.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
阿里面試題,為什麼wait()方法要放在同步塊中?

準確的來說,即便是我們自己在實現自己的鎖機制的時候,也應該要確保類似於wait()和notify()這種調用,要在同步塊內,防止使用者出現lost wake up問題。

Java的這種檢測是很嚴格的。它要求的是,一定要處於鎖對象的同步塊中。舉例來說:

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

這樣是沒有什麼卵用的。一樣出現IllegalMonitorStateException。

可以拿去套路面試官的話術

到這裡,按照道理來說,就可以結束了。不過既然是面試遇到的問題,我就提供點面試回答的小技巧。

假如面試官問你這個問題了,你最開始不要巴啦啦全部說出來。只需要輕描淡寫地說:“這是Java設計者為了避免使用者出現lost wake up問題而搞出來的。”

注意演技,一定要輕描淡寫中透露著一絲“我其實就知道lost wake up這個名詞,再問就要露餡了”的感覺。

於是面試官肯定會追問:“lost wake up問題是什麼?”

這個時候你就可以巴啦啦一大堆了。這個過程你要充滿自信,表露出那種睥睨天下這種小問題就別來煩我的氣概來。

於是,小手一抖,offer到手。


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