Java 线程的虚假唤醒

最近在学习Java多线程设计的时候，在网上看到一个面试题目的讨论，虽然楼主所说有些道理，但感觉还是有些问题，故此在和同事讨论以后还是有了若干收获，在此略作总结。

首先，来看看这个面试题目吧。

public class MyStack { 
    private List<String> list = new ArrayList<String>(); 
    public synchronized void push(String value) { 
        synchronized (this) { 
            list.add(value); 
            notify(); 
        } 
    } 
    public synchronized String pop() throws InterruptedException { 
        synchronized (this) { 
            if (list.size() <= 0) { 
                wait(); 
            } 
            return list.remove(list.size() - 1); 
        } 
    } 
} 

问题： 这段代码大多数情况下运行正常，但是某些情况下会出问题。什么时候会出现什么问题？如何修正？

代码分析：

从整体上，在并发状态下，push和pop都使用了synchronized的锁，来实现同步，同步的数据对象是基于List的数据；大部分情况下是可以正常工作的。

问题描述：

状况1：

1. 假设有三个线程： A,B,C. A 负责放入数据到list,就是调用push操作， B,C分别执行Pop操作，移除数据。
   
2. 首先B先执行，于pop中的wait()方法处，进入waiting状态，进入等待队列，释放锁。
   
3. A首先执行放入数据push操作到List，在调用notify()之前； 同时C执行pop()，由于synchronized，被阻塞，进入Blocked状态，放入基于锁的等待队列。注意，这里的队列和2中的waiting等待队列是两个不同的队列。
4. A线程调用notify()，唤醒等待中的线程A。
   
5. 如果此时， C获取到基于对象的锁，则优先执行，执行pop方法，获取数据，从list移除一个元素。
   
6. 然后，A获取到竞争锁，A中调用list.remove(list.size() - 1)，则会报数据越界exception。
   

状况2：

1. 相同于状况1
   
2. B、C都处于等待waiting状态，释放锁。等待notify()、notifyAll()操作的唤醒。
   
3. 存在被虚假唤醒的可能。

何为虚假唤醒？

虚假唤醒就是一些obj.wait()会在除了obj.notify()和obj.notifyAll()的其他情况被唤醒，而此时是不应该唤醒的。

解决的办法是基于while来反复判断进入正常操作的临界条件是否满足：

synchronized (obj) { 
        while (<condition does not hold>) 
            obj.wait(); 
        ... // Perform action appropriate to condition 
    } 

如何修复问题？

#1. 使用可同步的数据结构来存放数据，比如LinkedBlockingQueue之类。由这些同步的数据结构来完成繁琐的同步操作。

#2. 双层的synchronized使用没有意义，保留外层即可。

#3. 将if替换为while，解决虚假唤醒的问题。