Java多线程同步问题：简单锁与条件变量示例

原创 - 日理万妓 2024-09-28 00:06 80阅读 0赞

在Java中，多线程的同步主要通过两种机制实现：简单锁和条件变量。

1. 简单锁：Java中的Object类提供了synchronized关键字来声明一个代码块，这个代码块在这个对象的所有实例上都会具有相同的锁。常见的锁对象有Thread.currentThread()。

示例：
```java
public class SimpleLockExample {
    private Object lock = new Object();

public synchronized void criticalSection() {
        System.out.println("Critical Section: Locking...\n");

// Critical code here

System.out.println("\nCritical Section: Unlocking...\n");
    }

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

Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                example.criticalSection();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }));

Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                example.criticalSection();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }));

// 启动线程
        thread1.start();
        thread2.start();

// 等待所有线程执行完毕
        while (!thread1.isAlive() && !thread2.isAlive()) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

System.out.println("\nProgram finished successfully!\n");
    }
}
```
在这个示例中，我们创建了一个简单锁，它由一个对象实例化。`criticalSection()`方法被声明为synchronized，这意味着在同一时间只有一个线程能够访问这个代码块。

条件变量（Condition Variable）用于在满足特定条件后通知其他线程。在这个例子中，并没有直接使用条件变量，但如果需要等待某个条件出现后再执行代码，可以引入Condition对象来实现。

2. 条件变量：Java中的 Condition接口提供了wait()和notifyAll()方法，用于实现多线程间的同步。

示例：
```java
import java.util.concurrent.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ConditionVariableExample {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

public void criticalSection() {
        try {
            lock.lock(); // 获取锁

System.out.println("Critical Section: Locking...\n");

// Critical code here

System.out.println("\nCritical Section: Unlocking...\n");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                lock.unlock(); // 释放锁
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

condition.signalAll(); // 唤醒所有等待的线程
    }

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

Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                example.criticalSection();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("\nThread 1 finished execution...\n");
            condition.await(); // 等待条件满足
            System.out.println("Condition satisfied. All threads notified.\n");
        }));

Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                example.criticalSection();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("\nThread 2 finished execution...\n");
            condition.signalAll(); // 唤醒所有等待的线程
        }));

// 启动线程
        thread1.start();
        thread2.start();

System.out.println("\nProgram finished successfully!\n");
    }
}
```
在这个例子中，我们创建了一个简单的线程同步场景。`criticalSection()`方法被设计为一个需要锁定资源才能执行的代码块。

通过使用ReentrantLock和Condition接口，当多个线程同时尝试进入临界区时，可以保证只有当前持有锁的线程才能执行代码。

在条件满足时，调用condition.signalAll()来唤醒所有等待条件满足的线程。