java - Java线程同步中使用wait方法发现结果与预期不符，是什么导致的？

Question

在学习Java线程的同步时，我写了两个线程对同一个int变量进行增加的例子来练习wait方法，却发现最终结果与预期结果不符，具体如下：

这是我的线程类NumPlus1，在线程中会循环输出当前线程名和变量i：

public class NumPlus1 implements Runnable{    int i = 0;    @Override    public void run(){        Thread now = Thread.currentThread();        while (i < 5){            synchronized (this){                System.out.println(now.getName() + ":" + i++);                try {                    wait(1000);                } catch (InterruptedException e) {                    throw new RuntimeException(e);                }            }        }    }}

这是我的main方法，在main方法里启动了两个名字为“one”和“two”的线程：

    public static void main(String[] args) {        NumPlus1 numPlus = new NumPlus1();        Thread one = new Thread(numPlus, "one");        Thread two = new Thread(numPlus, "two");        one.start();        two.start();    }

按线程类中的while循环，预期结果是one线程和two线程打印信息中的i会按0,1,2,3,4走，但最终结果有时符合预期，有时却会多出了一个5，如下图：

请问这是什么原因导致的呢？

Answer 1

问题出在你的wait(1000)方法的使用上。wait(long timeout)方法用于让当前线程等待，直到其他线程调用此对象的notify()或notifyAll()方法，或者经过指定的超时时间。然而，在你的代码中，你并没有在wait()之后检查while循环的条件是否仍然满足，这可能导致线程在i已经增加到5之后仍然打印出i的值。

在Java中，wait()方法会释放锁，并允许其他线程进入同步块。当wait()方法返回时，线程会重新获取锁，但此时while循环的条件可能已经不再满足（即i可能已经大于或等于5）。然而，由于你没有在wait()之后重新检查while循环的条件，线程可能会继续执行并打印出i的值，即使这个值已经超过了4。

要修复这个问题，你应该在wait()之后立即重新检查while循环的条件。通常，我们会在循环中使用while而不是if来确保在条件不再满足时立即退出循环。但在这里，你还需要确保在wait()之后立即检查条件，以防在wait()期间条件已经改变。

但是，由于wait()方法通常用于等待某个条件变为真，而不是简单地等待一段时间，所以在这个例子中，你可能不需要使用wait()方法。如果你只是想让线程暂停一段时间，那么你应该使用Thread.sleep(long millis)方法，而不是wait()方法。

下面是修改后的代码示例，使用Thread.sleep(long millis)代替wait(long timeout)：

public class NumPlus1 implements Runnable {    private int i = 0;    private final Object lock = new Object(); // 使用一个单独的锁对象以避免潜在的同步问题    @Override    public void run() {        Thread now = Thread.currentThread();        while (i < 5) {            synchronized (lock) { // 使用单独的锁对象进行同步                System.out.println(now.getName() + ":" + i++);                try {                    Thread.sleep(1000); // 使用Thread.sleep()代替wait()                } catch (InterruptedException e) {                    throw new RuntimeException(e);                }            }        }    }}

注意，我还添加了一个单独的锁对象lock，以避免在多个实例之间共享this作为锁对象时可能出现的潜在同步问题。虽然在这个例子中只有一个NumPlus1实例，但这是一个好的做法，可以提高代码的可读性和可维护性。