当 list.remove 在 2 个线程中同时运行（并发）时出现 IndexOutOfBoundsException

Question

我在 main 方法中有一个列表，我想编写两个线程来使用这个列表。有时我会在同步块中捕获 IndexOutOfBoundsException（当线程调用 remove 方法时）。

主要方法：

public class PC {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> strings = new ArrayList<>();
        new Costumer("c1", strings).start();
        new Costumer("c2", strings).start();
        new Producer("p1", strings).start();
        new Producer("p2", strings).start();
        new Producer("p3", strings).start();
        new Producer("p4", strings).start();
    }
}

消费类：

class Costumer extends Thread {

    List<String> strings;
    public Costumer(String n, List<String> strings) {
        super(n);
        this.strings = strings;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (strings) {
                try {
                    if (strings.isEmpty()) {
                        strings.wait();
                    }
                    strings.remove(0); // <- where exception is thrown
                } catch (InterruptedException ex) {
                }
            }
        }
    }
}

生产者类：

class Producer extends Thread {

    List<String> strings;

    public Producer(String n, List<String> strings) {
        super(n);
        this.strings = strings;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (strings) {
                strings.add(String.valueOf(Math.random() * 1000));
                if (strings.size() == 1) {
                    strings.notify();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException ex) {
            }
        }
    }
}

堆栈跟踪：

Exception in thread "c2" java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0
        at java.util.ArrayList.rangeCheck(Unknown Source)
        at java.util.ArrayList.remove(Unknown Source)
        at Costumer.run(PC.java:40)

Answer 1

您的代码中的问题是 Costumer 类中的 if 测试必须用 while 循环替换，否则您可能会遇到竞争条件问题。事实上，假设我们有一个消费者在等待被通知，我们有一个消费者在等待字符串上的锁，我们有一个拥有字符串锁的生产者，它添加了一个新的字符串并调用 notify，因为我们没有更多的字符串。所以一旦它会释放锁，假设等待锁的消费者首先获得它（是的，不要忘记已经被通知的消费者仍然需要获取锁并且没有必要先获得锁），它然后删除一个字符串，然后第二个消费者（已经被消费者通知的那个）将从strings.wait()开始并调用strings.remove(0)而不检查它是否为空然后你会得到IndexOutOfBoundsException。

换句话说，代码应该是这样的：

@Override
public void run() {
    while (true) {
        synchronized (strings) {
            try {
                while (strings.isEmpty()) {
                    strings.wait();
                }
                strings.remove(0);
            } catch (InterruptedException ex) {
            }
        }
    }
}

无论如何，将条件包装到 while 循环中是一种很好的做法，以避免出现像这样的奇怪错误。您可以在 ArrayBlockingQueue 之类的类中检查它是如何完成的，例如，所有条件都在 while 循环中检查。