理解和避免Java多线程同步问题示例

原创淩亂°似流年 2024-10-31 23:39 9阅读 0赞

在Java中，多线程同步问题通常涉及到多个线程访问共享资源时的竞态条件和死锁。以下是一些常见的同步问题和如何避免它们的示例：

###1.竞态条件（Race Condition）

**问题描述**：当多个线程同时访问和修改同一个变量时，如果这些操作没有被正确同步，就可能发生竞态条件。

**示例代码（竞态条件）**：
```javapublic class Counter {
 private int count =0;

public void increment() {
 count++; //非原子操作 }

public int getCount() {
 return count;
 }
}
```**避免方法**：使用`synchronized`关键字或`Lock`接口来同步方法或代码块。

**改进后的代码**：
```javapublic class Counter {
 private int count =0;

public synchronized void increment() {
 count++;
 }

public synchronized int getCount() {
 return count;
 }
}
```###2.死锁（Deadlock）

**问题描述**：当两个或多个线程在等待对方释放资源时，它们都阻塞了，无法继续执行。

**示例代码（死锁）**：
```javapublic class DeadlockExample {
 private final Object lock1 = new Object();
 private final Object lock2 = new Object();

public void method1() {
 synchronized (lock1) {
 try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
 }
 synchronized (lock2) {
 System.out.println("Lock2 acquired");
 }
 }
 }

public void method2() {
 synchronized (lock2) {
 try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
 }
 synchronized (lock1) {
 System.out.println("Lock1 acquired");
 }
 }
 }
}
```**避免方法**：确保所有线程以相同的顺序获取锁，或者使用`tryLock`方法尝试获取锁，并在无法获取时释放已持有的锁。

###3.活锁（Livelock）

**问题描述**：线程在尝试执行任务时，由于其他线程的干扰，不断重复尝试和失败，但不会阻塞。

**示例代码（活锁）**：
```javapublic class LivelockExample {
 public void doWork() {
 while (true) {
if (otherThreadIsDoingWork()) {
 yield(); //让出CPU时间片} else {
 doActualWork();
 break;
 }
 }
 }
}
```**避免方法**：引入随机退避策略，或者使用其他同步机制，如`Semaphore`。

###4.优先级反转（Priority Inversion）

**问题描述**：高优先级线程等待低优先级线程持有的锁，而低优先级线程又被中等优先级线程阻塞。

**避免方法**：使用优先级天花板协议（Priority Ceiling Protocol）或其他实时操作系统的同步机制。

###总结避免多线程同步问题通常需要仔细设计线程间的交互，并使用适当的同步机制。Java提供了多种工具和方法来帮助开发者管理线程同步，包括`synchronized`关键字、`ReentrantLock`、`Semaphore`等。正确使用这些工具可以减少并发编程中的错误。