java并发教程，如何避免多线程陷阱

Java并发教程：掌握多线程陷阱的破解之道

前言

各位码界掘金者们，本期教程旨在为各位解锁Java并发编程世界的奥秘，揭露那些潜藏的多线程陷阱，助力大家在并发编程的道路上披荆斩棘。

一、什么是并发编程？

并发编程，顾名思义，就是允许一个程序同时执行多个任务，就像我们俗称的“一心多用”。在Java中，实现并发编程往往依赖于多线程和异步编程。

二、Java并发编程常见的陷阱

1.死锁：互相等待的悲剧

死锁，就像交通拥堵中的恶性循环，发生在两个或多个线程互相等待对方释放资源时。比如，线程A持有锁A，需要获取锁B；而线程B持有锁B，需要获取锁A。于是，两线程原地踏步，陷入死锁。

解决之道：

采用死锁检测和恢复机制

避免在特定条件下嵌套锁

使用锁的升级策略，如先锁住公共资源，再锁住私有资源

死锁示范

publicListNodehead;

publicListNodetail;

publicvoidlockHead(){

synchronized(head){}

publicvoidlockTail(){

synchronized(tail){}

publicvoidinsertToList(ListNodenode){

lockHead();

lockTail();

insert(node);

publicvoidtest(){

ListNodenode1=newListNode(1);

ListNodenode2=newListNode(2);

newThread(()->{

insertToList(node1);

}).start();

newThread(()->{

insertToList(node2);

}).start();

解决

publicListNodehead;

publicListNodetail;

publicObjectlock=newObject();

publicvoidlockHead(){

synchronized(lock){}

publicvoidlockTail(){

synchronized(lock){}

publicvoidinsertToList(ListNodenode){

lockHead();

lockTail();

insert(node);

publicvoidtest(){

ListNodenode1=newListNode(1);

ListNodenode2=newListNode(2);

newThread(()->{

insertToList(node1);

}).start();

newThread(()->{

insertToList(node2);

}).start();

饥饿：等待无限远的失落

饥饿是一种极端的情况，发生在某个线程无限期地等待访问资源或执行任务，而其他线程却可以继续执行。例如，如果一个线程不断地占用锁，其他线程则可能永远无法获得它而陷入饥饿。

解决之道：

限制线程持有锁的时间

使用公平锁或轮询调度算法

饥饿示范

publicclass

privatestaticfinalObjectlock=newObject();

publicstaticvoidmain(String[]args){

newThread(()->{

synchronized(lock){

while(true){

try{

Thread.sleep(1000);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}).start();

newThread(()->{

try{

Thread.sleep(100);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

synchronized(lock){

}).start();

解决方法

publicclass

privatestaticfinalObjectlock=newObject();

publicstaticvoidmain(String[]args){

newThread(()->{

synchronized(lock){

while(true){

try{

Thread.sleep(1000);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}).start();

newThread(()->{

try{

Thread.sleep(2000);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

synchronized(lock){

//dosomething

}).start();

竞态条件：时序混乱的噩梦

竞态条件是指多个线程争夺同一资源时，最终结果取决于线程的执行顺序。例如，如果两个线程同时更新同一个变量，那么最终的值将是不可预测的。

解决之道：

确保资源访问或更新是原子性的（不可分割的）

使用同步机制（如锁或原子操作）

竞态条件示范

publicintintNum;

publicvoidincreasing(){

intNum=intNum+1;

publicstaticvoidmain(String[]args){

exampleexample=newexample();

newThread(()->{

for(inti=0;i<1000;i++){

example.increasing();

}).start();

newThread(()->{

for(inti=0;i<1000;i++){

example.increasing();

}).start();

解决方法

AtomicLongatomicLong=newAtomicLong(0L);

publicvoidincreasing(){

atomicLong.incrementGetAndAdd(1);

publicstaticvoidmain(String[]args){

exampleexample=newexample();

newThread(()->{

for(inti=0;i<1000;i++){

example.increasing();

}).start();

newThread(()->{

for(inti=0;i<1000;i++){

example.increasing();

}).start();

内存可见性：一览众山小的孤独

内存可见性问题发生在多个线程更新共享变量时，由于每个线程具有自己的本地内存，导致其他线程看不到更新后的值。例如，一个线程更改了一个变量的值，而另一个线程仍然在使用旧的值。

解决之道：

使用volatile关键字

使用synchronized关键字

使用栅栏指令（如MemoryBarrier）

内存可见性示范

publicvolatilebooleanflag=false;

publicvoidupdateFlag(){

flag=true;

//dosomething

publicvoidcheckFlag(){

while(!flag){

publicstaticvoidmain(String[]args){

exampleexample=newexample();

newThread(()->{

example.updateFlag();

}).start();

newThread(()->{

example.checkFlag();

System.out.println("checked");

}).start();

解决

publicbooleanflag=false;

publicvoidupdateFlag(){

flag=true;

//dosomething

publicvoidcheckFlag(){

while(!flag){

publicstaticvoidmain(String[]args){

exampleexample=newexample();

newThread(()->{

example.updateFlag();

}).start();

newThread(()->{

example.checkFlag();

System.out.println("checked");

}).start();

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