实战模拟：Java多线程编程常见的竞态条件案例

原创一时失言乱红尘 2024-12-04 14:18 1阅读 0赞

在Java多线程编程中，常见的竞态条件是指多个线程同时访问和修改共享资源（如变量、数组等），可能导致不正确的结果。

以下是一个简单的竞态条件案例：

```java
// 假设我们有一个整数列表
class SharedList {
    private int[] list;
    private int size;

// 构造函数，初始化列表大小为0
    public SharedList(int capacity) {
        list = new int[capacity];
        size = 0;
    }

// 添加元素到列表末尾
    public synchronized void add(int value) {
        if (size >= list.length) {
            // 列表已满，无法添加新的值
            return;
        }
        list[size] = value;
        size++;
    }

// 获取当前列表的最后一个元素
    public synchronized int getLast() {
        if (size == 0) {
            // 列表为空，无法获取最后的元素
            return -1;
        }
        return list[size-1];
    }
}

// 多线程场景：多个线程同时添加值到列表末尾
public class ThreadRaceExample {
    private static final int THREAD_COUNT = 5;
    private static final SharedList sharedList;

static {
        // 创建共享列表实例
        sharedList = new SharedList(10);
    }

public static void main(String[] args) {
        // 创建线程数组
        Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT];
        
        // 遍历每个线程，模拟添加值
        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> addValue(i)));
            threads[i].start();
        }

// 等待所有线程执行完毕
        try {
            for (Thread thread : threads) {
                if (!thread.isAlive()) {
                    // 线程已经执行完毕
                    System.out.println("Thread " + i + " completed successfully.");
                    break;
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

// 检查列表是否正确，以验证竞态条件是否存在
        if (sharedList.getLast() != -1 && sharedList.getLast() != 5 * THREAD_COUNT) {
            System.out.println("Thread race condition detected! List value does not match预期.");
        } else {
            System.out.println("No thread race condition detected. List value matches expected.");
        }
    }

// 线程模拟：向列表末尾添加特定值
    private static void addValue(int index) {
        try {
            // 获取当前线程的锁，确保在修改共享资源时是原子的
            synchronized (sharedList) {
                // 向列表末尾添加一个指定值
                sharedList.add(5 * index));
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

这个例子展示了多线程环境下，多个线程同时修改共享资源（这里的列表），可能导致结果不正确的情况。这就是所谓的竞态条件。