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为什么 wait() 方法需要写在 while 里，而不是 if？

不要让这个世界的复杂性阻碍你的前进。要成为一个行动主义者，将解决人类的不平等视为己任。它将成为你生命中最重要的经历之一。

问：为什么是 while 而不是 if ？

大多数人都知道常见的使用 synchronized 代码:

synchronized (obj) {
    while (check pass) {
        wait();
    }
    // do your business
}

那么问题是为啥这里是 while 而不是 if 呢？这个问题我最开始也想了很久，按理来说已经在 synchronized 块里面了嘛，就不需要了。这个也是我前面一直是这么认为的，直到最近看了一个 Stackoverflow 上的问题才对这个问题有了比较深入的理解。

试想我们要试想一个有界的队列。那么常见的代码可以是这样：

static class Buf {
    private final int MAX = 5;
    private final ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

    synchronized void put(int v) throws InterruptedException {
        if (list.size() == MAX) {
            wait();
        }
        list.add(v);
        notifyAll();
    }

    synchronized int get() throws InterruptedException {
        // line 0 
        if (list.size() == 0) {  // line 1
            wait();  // line2
            // line 3
        }
        int v = list.remove(0);  // line 4
        notifyAll(); // line 5
        return v;
    }

    synchronized int size() {
        return list.size();
    }
}

注意到这里用的 if，那么我们来看看它会报什么错呢？

下面的代码用了 1 个线程来 put，10 个线程来 get：

final Buf buf = new Buf();
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(11);
for (int i = 0; i < 1; i++)
    es.execute(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    buf.put(1);
                    Thread.sleep(20);
                }
                catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    break;
                }
            }
        }
    });
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    es.execute(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    buf.get();
                    Thread.sleep(10);
                }
                catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    break;
                }
            }
        }
    });
}

es.shutdown();
es.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);

这段代码很快或者说一开始就会报错：

java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0  
at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:653)   
at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:492)   
at TestWhileWaitBuf.get(TestWhileWait.java:80)atTestWhileWait2.run(TestWhileWait.java:47)   
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)   
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)   
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

很明显，在 remove 的时候报错了。那么我们来分析下：

假设现在有 A，B 两个线程来执行 get 操作，我们假设如下的步骤发生了：

1. A 拿到了锁 line 0。

2. A 发现 size==0, (line 1)，然后进入等待，并释放锁 (line 2)。

3. 此时 B 拿到了锁，line0，发现 size==0，(line 1)，然后进入等待，并释放锁 (line 2)。

4. 这个时候有个线程 C 往里面加了个数据 1，那么 notifyAll 所有的等待的线程都被唤醒了。

5. AB 重新获取锁，假设又是 A 拿到了。然后他就走到 line 3，移除了一个数据，(line4) 没有问题。

6. A 移除数据后想通知别人，此时 list 的大小有了变化，于是调用了 notifyAll (line5)，这个时候就把 B 给唤醒了，那么 B 接着往下走。

7. 这时候 B 就出问题了，因为其实此时的竞态条件已经不满足了 (size==0)。B 以为还可以删除就尝试去删除，结果就跑了异常了。

那么 fix 很简单，在 get 的时候加上 while 就好了：