理解和解决Java多线程并发问题实例-蒲公英云

理解和解决Java多线程并发问题实例

在Java中，多线程并发问题主要涉及共享资源的管理和同步。以下是一个具体的例子：

场景：一个生产者（Producer）和多个消费者（Consumer）的生产-消费循环

// 创建生产者和消费者对象
Producer producer = new Producer();
List<Consumer> consumers = new ArrayList<>();
// 线程启动
new Thread(producer).start();
consumers.forEach(consumer -> {
    new Thread(consumer).start();
}});

问题：生产者在没有通知所有消费者的情况下提前停止生产。

解决方法：使用线程同步机制，如synchronized关键字、Lock接口等。这里可以考虑用一个共享的信号量（Semaphore）来协调生产与消费的过程。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.Semaphore;
// 信号量实现版本
class SemaphoreImpl implements Semaphore {
    private int permits;
    public SemaphoreImpl(int permits) {
        this.permits = permits;
    }
    @Override
    public synchronized void acquire() {
        if (permits > 0) {
            permits--;
            return;
        }
        // 线程阻塞，直到信号量可用
        wait();
    }
    @Override
    public synchronized void release() {
        // 如果信号量小于等于0，则无法释放
        if (permits < 1) {
            throw new IllegalStateException("Semaphore is not available");
        }
        permits++;
        notifyAll(); // 通知所有等待的线程
    }
}
// 使用信号量版本生产者和消费者
Producer producer = new Producer(new SemaphoreImpl(1)));
List<Consumer> consumers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    consumers.add(new Consumer(new SemaphoreImpl(0)))));
}
new Thread(producer).start();
consumers.forEach(consumer -> {
    new Thread(consumer).start();
}});
// 生产者停止生产后，消费者会等待信号量可用