Java 并发编程中怎么应对竞争条件和竞态条件

在 Java 多线程并发编程中，竞争条件和竞态条件是常见的难题。它们会导致不可预测的行为和程序错误。本文将讨论如何识别和解决 Java 中的竞争条件和竞态条件。

竞争条件和竞态条件概念

竞争条件是指多个线程同时访问共享数据，导致不一致的数据状态，可以通过使用锁进行同步解决。

竞态条件是指多个线程同时执行代码的相同关键部分，导致意外的结果，可以通过使用原子变量或锁来确保原子性操作。

竞争条件

考虑以下账户余额更新代码：

public class Account {
    private int balance = 0;

    public void deposit(int amount) {
        balance += amount;
    }
}

多个线程可以同时调用 deposit 方法，导致 balance 字段的值不一致。

解决方法

使用锁来同步对共享数据的访问：

public class Account {
    private final Object lock = new Object();

    public void deposit(int amount) {
        synchronized (lock) {
            balance += amount;
        }
    }
}

竞态条件

考虑以下在多线程环境中运行的代码：

public class Counter {
    private int count = 0;

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

多个线程可以同时调用 increment 方法，导致 count 字段的值增加的实际次数不同于预期的次数。

解决方法

使用原子变量或使用锁来确保原子性操作：

public class Counter {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }
}

实战案例

以下是一个用于处理竞争条件和竞态条件的 Java 并发示例：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentExample {

    private ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

    public void put(String key, int value) {
        map.put(key, value);
    }

    public int get(String key) {
        return map.get(key);
    }
}

使用 ConcurrentHashMap 可以确保对共享数据的并发访问是线程安全的。

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