Java多线程之搞定最后一公里详解

简介

多线程是Java重要的特性之一，它可以使程序变得更加高效和快速，提升用户体验。对于Java开发者来说，不了解多线程的相关概念和技术点就无法达到高超的开发水平。本篇文章主要讲解Java多线程的最后一公里，即如何处理并发的关键问题。

如何处理并发关键问题

1. 竞态条件

竞态条件是多线程编程中最常见的问题之一。它所指的是多个线程同时操作共享的资源，导致结果无法预测的情况。为了避免竞态条件，我们需要采用同步机制来保证同一时间只有一个线程可以访问该资源。Java提供了多种同步机制：synchronized、Lock、Semaphore等等。这里以synchronized关键字为例来说明如何解决竞态条件。

示例代码：

class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

class Worker implements Runnable {
    private Counter counter;

    public Worker(Counter counter) {
        this.counter = counter;
    }

    @Override
    public void run() {
        counter.increment();
        System.out.println("Increment count: " + counter.getCount());
        counter.decrement();
        System.out.println("Decrement count: " + counter.getCount());
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Worker(counter)).start();
        }
    }
}

在上述示例代码中，我们定义了一个Counter类用于计数器的实现，同时定义了一个Worker类用于并发执行计数器的增减操作。在Counter类的增减方法中，我们使用synchronized关键字实现同步，保证了同一时间只有一个线程可以访问计数器。在Demo类中，我们创建了10个线程并发执行这些操作，结果可以保证正确性，避免了竞态条件的问题。

2. 锁死

锁死是指某个线程拥有锁并且无法释放，导致其他线程无法获得该锁并进入死等状态。通过分析代码，找出导致锁死的问题所在是解决锁死问题的关键点。更多相关信息请见 Java中的锁死是什么？如何避免？.

示例代码：

class DeadLockExecutor {
    private final Object lock1 = new Object();
    private final Object lock2 = new Object();

    public void execute() {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquire lock1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquire lock2");
                }
            }
        }, "Thread1");
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquire lock2");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquire lock1");
                }
            }
        }, "Thread2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        DeadLockExecutor executor = new DeadLockExecutor();
        executor.execute();
    }
}

在上述示例代码中，我们定义了一个DeadLockExecutor类用于演示锁死的问题。我们在该类中使用了两个锁lock1和lock2，并在两个线程的执行过程中分别获取这两个锁。如果线程1获取了锁1之后等待了1秒后去获取锁2，而线程2获取了锁2之后等待了1秒后去获取锁1，那么这两个线程就会发生死锁，互相等待对方持有的锁。通过限制线程的等待时间或者合理的提高可用的线程资源可以有效解决死锁问题。

结论

本篇文章主要讲解了Java多线程的最后一公里，通过对竞态条件和锁死问题的分析，我们可以了解到如何避免这些关键问题。扎实的基础知识和实际开发经验都是掌握多线程编程技能的不可缺少的要素。