Java多线程并发问题示例及解决策略

原创系统管理员 2024-12-08 10:06 10阅读 0赞

在Java编程中，多线程并发问题主要涉及到资源竞争（如锁、共享缓冲区等）、死锁、优先级反转等问题。

示例：
1. 资源竞争：多个线程同时访问和修改同一份数据。
```java
class SharedResource {
    int count = 0;
}

// 多个线程同时访问count
new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        SharedResource resource = new SharedResource();
        // 此处应防止并发修改导致问题
        resource.count++;
    }
}).start();
```
2. 死锁：两个或更多的线程在执行过程中因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。
```java
class BankAccount {
    int balance;
}

// 线程1和2互为等待对方释放资源（账户余额）
new Thread(() -> {
    BankAccount account1 = new BankAccount();
    BankAccount account2 = new BankAccount();

// 此处应防止并发修改导致问题
    account1.balance = 100;
    account2.balance = 50;

System.out.println("Thread 1: Before acquiring resource");

// 线程1先获取资源（账户余额）
    acquireResource(account1, "Thread 1"));

System.out.println("Thread 1: After releasing resource");

// 现在资源被线程2占用
    acquireResource(account2, "Thread 2"));

System.out.println("Thread 2: After releasing resource");

}).start();
```
解决策略：
1. **锁（synchronized关键字）**：使用synchronized修饰方法或代码块，以实现对共享资源的互斥访问。
```java
class BankAccount {
    int balance;
    
    synchronized void deposit(int amount) {
        // 此处应防止并发修改导致问题
        balance += amount;
    }
}
```
2. **条件变量（Condition Variables）**：Java提供`java.util.concurrent.locks.Condition`接口，用于实现线程间的等待、通知操作。
```java
class BankAccount {
    int balance;
    Condition condition = new Condition();

synchronized void deposit(int amount) throws InterruptedException {
        // 在线程进入临界区前，先尝试获取条件变量
        boolean unlocked = condition.acquire();
        
        if (!unlocked) {
            // 线程已经释放了条件变量，直接抛出异常
            throw new InterruptedException("Condition already met");
        }
        
        // 此处应防止并发修改导致问题
        balance += amount;

// 在操作完成后，需要通知等待的线程
        condition.notifyAll();
    }
}
```
3. **使用原子数据结构（Atomic Classes）**：Java提供了一些内置的原子类（如`java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger`），它们保证在任何时间点上对变量的操作都是原子的。

4. **避免死锁**：设计并发程序时，要遵循“先申请后使用资源”原则，尽量使每个线程都按照某种顺序请求和使用资源，这样可以降低出现死锁的可能性。