Java中的并发问题-线程安全和竞态条件示例

原创￡神魔★判官ぃ 2024-09-15 03:06 92阅读 0赞

在Java中，线程安全和竞态条件是两个常见的并发问题。

1. 线程安全：
   当一个方法在多线程环境下执行时，如果不会引起数据不一致的情况，我们称之为线程安全的。

2. 竞态条件：
   竞态条件是指多个线程同时访问和修改共享资源时，发生的数据不一致现象。

示例1：线程安全的示例（无竞态条件）
```java
public class ThreadSafeExample {
    private int count = 0;

public synchronized void increment() {
        count++;
        notifyAll(); //唤醒等待的线程
    }

public synchronized int getCount() {
        return count;
    }

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

Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                example.increment();
            }
        }));

Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                example.getCount(); //不会影响count
            }
        }));

thread1.start();
        thread2.start();

try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

System.out.println("Final count: " + example.getCount()); //输出5，证明count没有被修改
    }
}
```
示例2：竞态条件的示例（线程安全问题）
```java
public class RaceConditionExample {
    private int sharedValue = 0;

public synchronized void increment() {
        sharedValue++;
        notifyAll(); //唤醒等待的线程
    }

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

Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                example.increment();
            }
        }));

Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                // 简化示例，现实中不会立即看到结果
                if (i % 2 == 1 && sharedValue >= 4) {
                    System.out.println("Race condition detected: " + sharedValue); // 当条件满足时，会输出竞态条件的检测结果
                    break;
                }
                example.increment(); // 为了简化演示，此处一直调用increment方法
            }
        }));

thread1.start();
        thread2.start();

try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

// 输出结果，证明竞态条件没有被检测到
        System.out.println("Final count: " + example.getCount()); // 输出5，说明count没有被修改
    }
}
```
以上示例中，线程安全问题体现在两个线程对共享资源的修改操作。在第一个示例中，`increment()`方法是线程安全的，不会出现竞态条件。而在第二个示例中，如果两个线程同时进入`increment()`方法，并尝试更新共享资源，就会发生竞态条件。