Java编程之多线程死锁与线程间通信简单实现代码

让我们来详细讲解一下“Java编程之多线程死锁与线程间通信简单实现代码”的完整攻略。

什么是多线程死锁？

在多线程编程中，死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放锁，从而陷入无限循环的一种状态。这种状态下程序无法继续执行，需要手动中断才能结束。

如何避免多线程死锁？

1. 避免线程间相互等待对方释放锁，即避免多个线程同时持有锁。

2. 确保每个线程只获取自己需要的锁，并在尽快释放锁的前提下完成工作。

3. 以相同的顺序获取多个锁，这样可以避免不同的线程以不同的顺序获取锁而导致死锁。

如何实现线程间的通信？

在多线程编程中，线程间通过共享内存或者消息传递的方式进行通信。

其中，共享内存是指多个线程共享同一块内存区域，通过对共享内存的读写来实现线程间的通信。而消息传递则是指线程之间通过特定的通道（如队列）传递消息来实现通信。

下面我们来看两个示例，具体说明怎样避免多线程死锁以及实现线程间的通信。

示例1：避免多线程死锁

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

    public void method1() {
        synchronized(lock1) {
            System.out.println("进入method1方法");
            synchronized(lock2) {
                System.out.println("执行method1方法中的同步块");
            }
        }
    }

    public void method2() {
        synchronized(lock2) {
            System.out.println("进入method2方法");
            synchronized(lock1) {
                System.out.println("执行method2方法中的同步块");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLockDemo demo = new DeadLockDemo();

        new Thread(() -> {
            while(true) {
                demo.method1();
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            while(true) {
                demo.method2();
            }
        }).start();
    }
}

在这个示例中，我们定义了两个方法method1和method2，每个方法中都有两个锁lock1和lock2。在不同的方法中反复获取这两个锁，使其形成死锁的情况。

为了避免这种死锁，我们可以通过让多个线程以相同的顺序获取锁来解决。

示例2：实现线程间的通信

public class ProducerConsumerDemo {
    private final Object lock = new Object();
    private final Queue<String> queue = new LinkedList<>();

    public void produce(String data) {
        synchronized(lock) {
            queue.add(data);
            System.out.println(String.format("生产者生产了一条消息：%s", data));
            lock.notifyAll();
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized(lock) {
            while(queue.isEmpty()) {
                lock.wait();
            }
            String data = queue.poll();
            System.out.println(String.format("消费者消费了一条消息：%s", data));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ProducerConsumerDemo demo = new ProducerConsumerDemo();

        new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 10; i++) {
                demo.produce(String.format("数据%s", i));
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    demo.consume();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个生产者（Producer）和一个消费者（Consumer），它们之间通过一个队列来实现通信。

生产者生产一条消息并添加到队列中，每次生产后通过notifyAll通知处于等待状态的消费者线程。而消费者则反复判断队列是否为空，如果不为空则从队列中取出消息进行消费。

这样，我们就通过共享内存的方式实现了线程间的通信。