Java多线程同步：锁机制与竞态条件的问题案例

原创太过爱你忘了你带给我的痛 2024-12-05 18:54 26阅读 0赞

Java多线程同步主要依赖于锁（Lock）和信号量（Semaphore）等机制。以下会通过两个常见的问题案例来说明锁机制及竞态条件的问题。

1. 线程唤醒问题

案例：
在Java中，我们可能会遇到一种情况：一个线程A持有锁，然后它进入等待状态（调用wait()方法）。此时，另一个线程B需要访问这个被锁定的资源。然而，由于线程A处于等待状态，B无法直接唤醒A。

解决方案：
为了解决这个问题，Java提供了一个通知机制：当线程B获得锁并对资源进行修改后，它可以通过调用线程A持有的锁对象（如ReentrantLock的实例）的notifyAll()方法来唤醒所有在该锁上的等待线程。

2. 竞态条件问题

案例：
当多个线程同时尝试访问某个共享资源时，就可能出现竞态条件。例如，一个简单的打印输出例子：

```java
public class PrintRace {
    private int count = 0;
    private final Object lock = new Object();

public void print() {
        synchronized (lock) {
            if (count == 10) {
                System.out.println("Print complete after race.");
                lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待的线程
                count = 0; // 清零计数器
            } else {
                System.out.print("Count: " + count + "\n");
                count++;
            }
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        PrintRace printRace = new PrintRace();
        Thread t1 = new Thread(() -> printRace.print()));
        Thread t2 = new Thread(() -> printRace.print()));

t1.start(); // 启动线程t1
        t2.start(); // 同样启动线程t2

try {
            t1.join(); // 等待线程t1完成
            t2.join(); // 同理等待线程t2完成
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

System.out.println("Program finished.");
    }
}
```

在这个例子中，两个线程同时打印数字。由于锁的存在，一个时刻只有一个线程可以访问打印资源。如果没有同步机制，就可能出现竞争条件，导致输出顺序错误。

通过这两个问题案例，我们可以更直观地理解Java多线程同步中的锁机制以及竞态条件的问题。