Java如何避免死鎖和競態(tài)條件的實現(xiàn)
更新時間：2023年05月31日 15:30:30 作者：王也518
本文主要介紹了Java如何避免死鎖和競態(tài)條件的實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
在Java SE中，多線程編程是非常常見的。然而，多線程編程也會帶來一些問題，比如死鎖和競態(tài)條件。本文將介紹如何避免這些問題。
死鎖
死鎖是指兩個或多個線程互相等待對方釋放資源，從而導致程序無法繼續(xù)執(zhí)行的情況。下面是一個死鎖的例子：
public class DeadlockExample {
? ? private static Object lock1 = new Object();
? ? private static Object lock2 = new Object();
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Thread t1 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? synchronized (lock1) {
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 1 acquired lock 1");
? ? ? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? synchronized (lock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 1 acquired lock 2");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? Thread t2 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? synchronized (lock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 2 acquired lock 2");
? ? ? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? synchronized (lock1) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 2 acquired lock 1");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? t1.start();
? ? ? ? t2.start();
? ? }
}在這個例子中，線程1先獲取了鎖1，然后等待1秒鐘，接著嘗試獲取鎖2。而線程2先獲取了鎖2，然后等待1秒鐘，接著嘗試獲取鎖1。由于兩個線程互相等待對方釋放鎖，因此程序會一直卡在那里，無法繼續(xù)執(zhí)行。
為了避免死鎖，我們需要遵循以下規(guī)則：
- 避免嵌套鎖。如果一個線程已經持有了一個鎖，那么它就不能再去獲取另一個鎖。
- 避免持有鎖的時間過長。如果一個線程持有鎖的時間過長，那么其他線程就會被阻塞，從而導致程序性能下降。
- 使用tryLock()方法。tryLock()方法可以嘗試獲取鎖，如果獲取失敗則立即返回，而不是一直等待。
下面是一個避免死鎖的例子：
public class AvoidDeadlockExample {
? ? private static Object lock1 = new Object();
? ? private static Object lock2 = new Object();
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Thread t1 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? boolean acquiredLock1 = false;
? ? ? ? ? ? boolean acquiredLock2 = false;
? ? ? ? ? ? while (!acquiredLock1 || !acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? acquiredLock1 = tryAcquireLock(lock1);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? acquiredLock2 = tryAcquireLock(lock2);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock1 && acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 1 acquired lock 1 and lock 2");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // do something
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(100);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? ? ? } finally {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock1) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock1.notify();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock1 = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock2.notify();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock2 = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? Thread t2 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? boolean acquiredLock1 = false;
? ? ? ? ? ? boolean acquiredLock2 = false;
? ? ? ? ? ? while (!acquiredLock1 || !acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? acquiredLock1 = tryAcquireLock(lock1);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? acquiredLock2 = tryAcquireLock(lock2);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock1 && acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Thread 2 acquired lock 1 and lock 2");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // do something
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(100);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? ? ? } finally {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock1) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock1.notify();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock1 = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (acquiredLock2) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock2.notify();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lock2 = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? t1.start();
? ? ? ? t2.start();
? ? }
? ? private static boolean tryAcquireLock(Object lock) throws InterruptedException {
? ? ? ? synchronized (lock) {
? ? ? ? ? ? if (lock == lock1 && lock2 == null) {
? ? ? ? ? ? ? ? lock2 = lock;
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? } else if (lock == lock2 && lock1 == null) {
? ? ? ? ? ? ? ? lock1 = lock;
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? ? ? lock.wait();
? ? ? ? ? ? ? ? return false;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
}在這個例子中，我們使用了tryAcquireLock()方法來嘗試獲取鎖。如果獲取成功，則執(zhí)行相應的操作；否則等待一段時間后再次嘗試獲取鎖。當一個線程成功獲取了鎖1和鎖2后，就可以執(zhí)行相應的操作了。在釋放鎖的時候，我們需要將鎖的引用設置為null，并調用notify()方法來喚醒其他線程。
競態(tài)條件
競態(tài)條件是指多個線程同時訪問共享資源，從而導致程序出現(xiàn)不可預期的結果。下面是一個競態(tài)條件的例子：
public class RaceConditionExample {
? ? private static int count = 0;
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Thread t1 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < 100000; i++) {
? ? ? ? ? ? ? ? count++;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? Thread t2 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < 100000; i++) {
? ? ? ? ? ? ? ? count++;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? t1.start();
? ? ? ? t2.start();
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? t1.join();
? ? ? ? ? ? t2.join();
? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? System.out.println("Count: " + count);
? ? }
}在這個例子中，我們創(chuàng)建了兩個線程，它們分別對count變量進行100000次加1操作。由于這兩個線程是并發(fā)執(zhí)行的，因此它們可能會同時訪問count變量，從而導致程序出現(xiàn)不可預期的結果。
為了避免競態(tài)條件，我們需要使用同步機制。Java中的同步機制包括synchronized關鍵字和Lock接口。下面是一個使用synchronized關鍵字的例子：
public class AvoidRaceConditionExample {
? ? private static int count = 0;
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Thread t1 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < 100000; i++) {
? ? ? ? ? ? ? ? synchronized (AvoidRaceConditionExample.class) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? count++;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? Thread t2 = new Thread(() -> {
? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < 100000; i++) {
? ? ? ? ? ? ? ? synchronized (AvoidRaceConditionExample.class) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? count++;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? ? ? t1.start();
? ? ? ? t2.start();
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? t1.join();
? ? ? ? ? ? t2.join();
? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? System.out.println("Count: " + count);
? ? }
}在這個例子中，我們使用synchronized關鍵字來保證對count變量的訪問是同步的。當一個線程獲取了鎖之后，其他線程就必須等待該線程釋放鎖之后才能獲取鎖。這樣就可以避免競態(tài)條件了。
總結
在Java SE中，多線程編程是非常常見的。然而，多線程編程也會帶來一些問題，比如死鎖和競態(tài)條件。為了避免這些問題，我們需要遵循一些規(guī)則，比如避免嵌套鎖、避免持有鎖的時間過長、使用tryLock()方法等。另外，我們還可以使用同步機制來避免競態(tài)條件。在實際開發(fā)中，我們需要根據(jù)具體的情況選擇合適的方法來避免這些問題。
到此這篇關于Java如何避免死鎖和競態(tài)條件的實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關Java 避免死鎖和競態(tài)條件內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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