Java如何避免死锁和竞态条件的实现

更新时间：2023年05月31日 15:30:30 作者：王也518

本文主要介绍了Java如何避免死锁和竞态条件的实现，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

死锁

死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放资源，从而导致程序无法继续执行的情况。下面是一个死锁的例子：

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();
    }
}

在这个例子中，线程1先获取了锁1，然后等待1秒钟，接着尝试获取锁2。而线程2先获取了锁2，然后等待1秒钟，接着尝试获取锁1。由于两个线程互相等待对方释放锁，因此程序会一直卡在那里，无法继续执行。

为了避免死锁，我们需要遵循以下规则：

避免嵌套锁。如果一个线程已经持有了一个锁，那么它就不能再去获取另一个锁。
避免持有锁的时间过长。如果一个线程持有锁的时间过长，那么其他线程就会被阻塞，从而导致程序性能下降。
使用tryLock()方法。tryLock()方法可以尝试获取锁，如果获取失败则立即返回，而不是一直等待。

下面是一个避免死锁的例子：

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;
            }
        }
    }
}

在这个例子中，我们使用了tryAcquireLock()方法来尝试获取锁。如果获取成功，则执行相应的操作；否则等待一段时间后再次尝试获取锁。当一个线程成功获取了锁1和锁2后，就可以执行相应的操作了。在释放锁的时候，我们需要将锁的引用设置为null，并调用notify()方法来唤醒其他线程。

竞态条件

竞态条件是指多个线程同时访问共享资源，从而导致程序出现不可预期的结果。下面是一个竞态条件的例子：

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);
    }
}

在这个例子中，我们创建了两个线程，它们分别对count变量进行100000次加1操作。由于这两个线程是并发执行的，因此它们可能会同时访问count变量，从而导致程序出现不可预期的结果。
为了避免竞态条件，我们需要使用同步机制。Java中的同步机制包括synchronized关键字和Lock接口。下面是一个使用synchronized关键字的例子：

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);
    }
}

在这个例子中，我们使用synchronized关键字来保证对count变量的访问是同步的。当一个线程获取了锁之后，其他线程就必须等待该线程释放锁之后才能获取锁。这样就可以避免竞态条件了。

总结

在Java SE中，多线程编程是非常常见的。然而，多线程编程也会带来一些问题，比如死锁和竞态条件。为了避免这些问题，我们需要遵循一些规则，比如避免嵌套锁、避免持有锁的时间过长、使用tryLock()方法等。另外，我们还可以使用同步机制来避免竞态条件。在实际开发中，我们需要根据具体的情况选择合适的方法来避免这些问题。

到此这篇关于Java如何避免死锁和竞态条件的实现的文章就介绍到这了,更多相关Java 避免死锁和竞态条件内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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