Java多线程同步问题：互斥锁和条件变量示例

原创喜欢ヅ旅行 2024-11-08 00:48 4阅读 0赞

在Java中，多线程同步是一个重要的概念，它确保了多个线程在访问共享资源时的一致性和线程安全。互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition）是实现同步的两种常用机制。下面我将提供一个简单的示例，展示如何使用互斥锁和条件变量来实现线程间的同步。

### 示例：生产者-消费者问题生产者-消费者问题是多线程同步中的一个经典问题，其中生产者线程负责生产数据，消费者线程负责消费数据。我们可以使用`ReentrantLock`作为互斥锁，`Condition`作为条件变量来解决这个问题。

```javaimport java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumerExample {
 private final Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
 private final int maxSize =10; //队列的最大容量 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 private final Condition notFull = lock.newCondition();
 private final Condition notEmpty = lock.newCondition();

public void produce() {
lock.lock();
 try {
 while (queue.size() == maxSize) {
 notFull.await(); //等待队列不满 }
// 生产数据queue.add(1);
 System.out.println("Produced: " + queue.size());
notEmpty.signal(); //通知消费者队列不为空} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
 }
 }

public void consume() {
lock.lock();
 try {
 while (queue.isEmpty()) {
notEmpty.await(); //等待队列不为空 }
//消费数据queue.poll();
 System.out.println("Consumed: " + queue.size());
 notFull.signal(); //通知生产者队列不满} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
 }
 }

public static void main(String[] args) {
 ProducerConsumerExample example = new ProducerConsumerExample();

// 创建生产者线程Thread producer = new Thread(() -> {
 for (int i =0; i <20; i++) {
 example.produce();
 try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
 }
 }
 });

// 创建消费者线程Thread consumer = new Thread(() -> {
 for (int i =0; i <20; i++) {
 example.consume();
 try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
 }
 }
 });

producer.start();
 consumer.start();
 }
}
```###代码解释：

1. **互斥锁（ReentrantLock）**：`ReentrantLock`是一个可重入的互斥锁，它允许一个线程多次获得同一个锁。
2. **条件变量（Condition）**：`Condition`是与`ReentrantLock`配合使用的，用于线程间的协调。`notFull`用于生产者等待队列不满，`notEmpty`用于消费者等待队列不空。
3. **生产者（produce）**：生产者在队列满时等待，生产数据后通知消费者。
4. **消费者（consume）**：消费者在队列空时等待，消费数据后通知生产者。

这个示例展示了如何使用互斥锁和条件变量来实现线程间的同步和协调。希望这能帮助你理解Java中的多线程同步问题。