为什么 notifyAll() 在这个例子中没有唤醒所有线程？

Question

我试图弄清楚如何使用等待和通知，所以我写了这个小例子，其中有几架飞机在起飞前等待跑道清理干净，我遇到的问题是，当飞机起飞并调用 notifyAll()，似乎只有一个线程被唤醒，即我希望所有线程都报告它们已收到通知，但仍在等待。实际发生的是只有一个线程被唤醒，其余的什么也不做。为什么显示只有一个线程被唤醒，我该如何解决？

class Plane extends Thread
{
    Runway runway;

    Plane(int id, Runway runway)
    {
        super(id + "");
        this.runway = runway;

    }

    public void run()
    {
        runway.taxi();
        runway.takeoff();
    }
}

class Runway
{
    boolean isFull;

    Runway()
    {
        isFull = false;;
    }

    public synchronized void taxi()
    {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " started to taxi");
        while(isFull)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is queued");
            try
            {
                wait();
            }
            catch(InterruptedException e){}     
        }
        isFull = true;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " entering runway");
    }

    public synchronized void takeoff()
    {
        try
        {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
        }
        catch(InterruptedException e){}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " took off");
        isFull = false;
        notifyAll();
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        Runway runway = new Runway();
        new Plane(1, runway).start();
        new Plane(2, runway).start();
        new Plane(3, runway).start();
        new Plane(4, runway).start();
    }
}

感谢您花时间帮助我:)

Answer 1

因为 notifyAll() 不是 wakeAll()。所有线程都会收到通知，但只有一个线程掌握了密钥并正在运行。所有其他人都可以再次等待拉动。

Answer 2

假设您有 4 架飞机，它们都是start()-ed 一个接一个。

所有 4 人都将尝试调用 taxi()，然后是 takeoff()

第一个会调用taxi():

• 获取锁，
• 发现isFull是false
• 将isFull 设置为true
• 返回，释放锁

然后一个（或多个）剩余线程可能会调用taxi()。如果他们这样做，他们：

• 获取锁
• 发现isFull是false
• 调用wait() 释放锁

或

• 在尝试获取锁时阻塞

与此同时，从taxi() 返回的线程将调用takeoff()。这将：

• 获取锁
• 睡一秒钟，
• 通知所有正在等待的线程
• 返回，释放锁。

---

那么这如何解释你所看到的呢？

假设当第一个线程从taxi() 返回时，它立即能够重新获得锁并启动takeoff() 调用。然后它会在持有锁时调用sleep()。这将阻止任何其他线程开始他们的taxi() 调用（如果他们还没有这样做的话）。然后在睡眠之后，它会调用notifyAll()。但这只会通知已进入taxi() 调用和调用wait() 的线程。在启动 taxi() 调用时被阻止的任何线程都不会看到通知。

（对于不在wait() 调用中的线程，通知永远不会排队。）

这可能吗？嗯，是的。

启动一个线程是一个相对昂贵/耗时的过程，很有可能第一个启动的线程会在下一个线程启动之前完成大量工作。很有可能它会在第二个尝试调用taxi() 之前一直到达sleep 调用。

其余线程可能会重复相同的模式。当每个进入taxi() 的线程可能会在另一个线程被调度之前释放然后重新获取它。 （线程调度是由操作系统处理的，它是为了效率而不是公平进行优化。如果要公平调度，则需要使用Lock对象。）

---

...如何解决？

更改您的密码，以便您在持有锁时不要sleep。例如：

public void takeoff() {
    try {
        Thread.currentThread().sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        // squash ...
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " took off");
    synchronize (this) {
        isFull = false;
        notifyAll();
    }
}

Answer 3

这就是它的作用。它“通知”所有等待的线程，但只有一个唤醒并获得 CPU。 notify() 根据底层线程实现选择的内容选择等待线程。 notifyAll() 为所有等待的线程提供了平等的竞争机会。但无论哪种方式，只有一个线程获取上下文。