11 临界区与竞态条件

临界区 Critical Section

• 一个程序运行多个线程本身是没有问题的

• 问题出在多个线程访问共享资源

  • 多个线程读共享资源其实也没有问题

  • 在多个线程对共享资源读写操作时发生指令交错，就会出现问题

• 一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码块为临界区

例如，下面代码中的临界区：

static int counter = 0;
static void increment() 
// 临界区
{ 
counter++;
}
static void decrement() 
// 临界区
{ 
counter--;
}

竞态条件 Race Condition

多个线程在临界区内执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件。

临界区资源加锁和不加锁的代码演示

//对临界区不加锁，会产生不正确的答案
public class CriticalZoneAndLock {
   static int count = 0;
   static Object lock = new Object();
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       Runnable task1 = new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               //对临界区资源加同一把锁
//                synchronized (lock){
                   //临界区
                   for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                       count++;
                   }
//                }

           }
       };

       Runnable task2 = new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               //对临界区资源加同一把锁
               //synchronized (lock){
                   //临界区
                   for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                       count--;
                   }
               }
           //}
       };
       Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
       Thread t2 = new Thread(task2, "t2");

       t1.start();
       t2.start();
       t1.join();
       t2.join();

       System.out.println(count);
   }
}

结果：

-272（这个数是随机的）

public class CriticalZoneAndLock {
   static int count = 0;
   static Object lock = new Object();

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       Runnable task1 = new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               //对临界区资源加同一把锁
               synchronized (lock) {
                   //临界区
                   for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                       count++;
                   }
               }
           }
       };

       Runnable task2 = new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               //对临界区资源加同一把锁
               synchronized (lock) {
                   //临界区
                   for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                       count--;
                   }
               }
           }
       };
       Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
       Thread t2 = new Thread(task2, "t2");

       t1.start();
       t2.start();
       t1.join();
       t2.join();

       System.out.println(count);
   }
}

结果：

0