Java多线程竞态条件问题：示例与避免策略

原创太过爱你忘了你带给我的痛 2024-09-23 23:27 59阅读 0赞

在Java多线程环境中，竞态条件（Race Condition）是一个常见的并发问题。它通常发生在多个线程同时访问和修改共享资源时。

以下是一些示例：

1. 没有同步的读写操作：
```java
// 假设 counter 是一个全局变量
int counter = 0;
Thread reader, writer;

reader = new Thread(() -> {
    while (true) {
        System.out.println("Reader: " + counter);
        // 这里假设 counter 的变化有延时
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});
writer = new Thread(() -> {
    while (true) {
        System.out.println("Writer: Incrementing counter by 1");
        counter++;
        // 这里假设 counter 的变化有延时
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});
reader.start();
writer.start();
```
2. 使用了非阻塞操作（如 `wait()` 或 `notifyAll()`）：
```java
// 假设 count 是一个全局变量
int count = 0;
ConditionVariable cv;

cv = new ConditionVariable();
Thread reader, writer;

reader = new Thread(() -> {
    while (true) {
        if (count % 2 == 1) {
            System.out.println("Reader: Waiting for even count");
            cv.wait();
        } else {
            System.out.println("Reader: Count is even. Proceeding");
            // 这里假设 count 的变化有延时
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}));
writer = new Thread(() -> {
    while (true) {
        System.out.println("Writer: Incrementing count by 1");
        count++;
        // 这里假设 count 的变化有延时
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}));
reader.start();
writer.start();
```
避免竞态条件的方法：

1. **同步**：使用 Java 中的 `synchronized` 关键字来确保同一时间只有一个线程访问共享资源。

2. **锁**：Java 提供了 `Lock` 接口，包括 `ReentrantLock` 实现。相比 `synchronized`，它们提供了更细粒度的控制。

3. **条件变量**（ConditionVariable）：当需要在多条线程之间进行通信时，可以使用条件变量。通过设置条件，等待满足条件的线程进入特定代码块。

4. **原子操作**：Java 并发库提供了一些原子操作类，如 `AtomicInteger`、`AtomicLong` 等。这些操作要么完成整个操作，要么完全失败，不会出现竞态条件。