Java并发问题及如何避免

红太狼 2023-10-05 02:23 70阅读 0赞

当代码由多个线程执行时，会出现并发问题。然后，与单线程执行相比，您的代码的行为可能会有所不同，具体取决于何时和哪个线程访问变量。

这是一个例子：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class ConcurrentTest {
    	static int counter = 0;
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    		ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
    		for (int i = 0; i < 1000; i++)
    			service.submit(() -> ++counter);
    		service.shutdown();
    		service.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);
    		if (service.isShutdown())
    			System.out.printf("Total count: %d", counter);
    	}
    }

在上面的代码中：

*  从0开始有一个静态变量计数器。
 *  创建具有10个线程的固定线程池执行程序（服务）。在多个线程中执行代码是必需的。
 *  创建具有1000次重复的迭代以增加计数器变量。
 *  该服务将关闭，等待时间为10秒。
 *  一旦我们确认服务已关闭，便会打印总数。

在单个线程中执行的同一代码将使计数器变为1000。您可以通过使用Executors.newFixedThreadPool（1）实例化服务来进行验证。

但是，在有多个线程的情况下（在我们的示例中为10个），当您执行上述代码时，计数器值会有所不同–根据随机因素，它可能是600、900或其他任何值。

这种随机性的原因是增量操作++不是线程安全的。这意味着一个线程获取counter的值，开始递增它的值，同时一个或多个线程也获取相同的counter值并递增。

当第一个线程完成计数器的递增时，它将返回旧值+1。其余线程也一样。因此，如果当两个或多个线程同时尝试增加计数器值时计数器值为111，则当所有并发线程完成时该计数器值为112。

为了克服这个问题，有一些原子类。原子意味着将执行一个操作而不会受到其他线程的干扰。在我们的示例中，我们必须像这样使用AtomicInteger代替原始int：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    public class AtomicIntegerTest {
    
    	static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    		ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
    		for (int i = 0; i < 1000; i++)
    			service.submit(() -> counter.incrementAndGet());
    		service.shutdown();
    		service.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);
    		if (service.isShutdown())
    			System.out.printf("Total count: %d", counter.get());
    	}
    }

在上面的代码中，对于原始类型整数，AtomicInteger方法crementAndAndGet（）等于++，确保每个线程自动获取，递增和设置值，即不干扰其他线程。

与AtomicInteger相似，还有一个用于布尔值的AtomicBoolean类，一个用于long的AtomicLong等。对于集合，有一个ConcurrentHashMap用于哈希图，CopyOnWriteArrayList用于列表等等。这个想法很相似–在使用共享对象时确保线程安全。每个类分别具有不同的方法来帮助您执行可用的原子操作。

原子类的使用似乎是一个非常简单的例程，并且人们可能想知道为什么首先要有非原子类。原因之一是在时间上运行原子操作会产生成本。每个线程将必须与其余线程同步，并在必要时等待它们。设计代码时请牢记这一点，并确保与单线程执行相比，多线程不会使程序变慢，因为线程正在等待共享资源。