巧用互斥锁和条件锁，轻松搞定线程同步

后端

2024-01-18 04:15:34

走近线程同步的大门

在多线程编程中，当多个线程同时操作共享资源时，如果没有合适的同步机制，很容易导致数据竞争和程序崩溃。线程同步就是为了解决这个问题而生的。它通过各种手段，确保共享资源在同一时刻只被一个线程独占使用，从而保障数据安全和程序稳定。

互斥锁：独占资源的铁腕手段

互斥锁（又称作锁），顾名思义，就是一种用来互斥资源的锁。它只允许一个线程在同一时间段内独占资源。就像一个专横的守门人，互斥锁严密把守着共享资源的大门，只有获得它的许可，线程才能进入资源区自由翱翔。

在Java中，使用synchronized可以轻松创建互斥锁。它的用法非常简单，只需在需要同步的代码块前加个synchronized关键字，就可以让这段代码成为线程安全的独占区。

互斥锁虽然好用，但也不是没有缺点。它是一个二元锁，线程要么能获得锁，要么就只能乖乖等着，这样很容易导致线程饥饿。

条件锁：让线程优雅地排队等候

条件锁（也称作条件队列），是一种比互斥锁更灵活的同步机制。它允许多个线程同时排队等候资源，当资源可用时，条件锁会唤醒排在队首的线程，让它独占资源。

在Java中，可以使用Condition类来创建条件锁。它的用法有点小讲究，需要先获取互斥锁，然后才能在条件锁上进行操作。

互斥锁和条件锁的应用妙招

互斥锁和条件锁都是线程同步的利器，但在不同的应用场合，它们的表现各有千秋。

互斥锁适用于需要独占资源的场合，比如共享数据的更新、资源的分配等。它简单粗暴，但能有效保障数据安全。

条件锁适用于需要协调多个线程的场合，比如生产者-消费者问题、线程池管理等。它灵活机动，能有效提高多线程的协作效率。

实例演练：用互斥锁和条件锁征服生产者-消费者问题

为了加深你对互斥锁和条件锁的理解，我们来一个实战演练——解决生产者-消费者问题。

生产者-消费者问题是一个典型的多线程问题。生产者线程不断生产产品，并将产品放入缓冲区。消费者线程不断消费产品，并将产品从缓冲区取出。为了保障数据安全，我们需要对缓冲区的读写操作进行同步。

// 生产者线程
public void produce() {
    synchronized (buffer) {
        while (buffer.isFull()) {
            try {
                buffer.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        buffer.put(product);
        buffer.notifyAll();
    }
}

// 消费者线程
public void consume() {
    synchronized (buffer) {
        while (buffer.isEmpty()) {
            try {
                buffer.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        buffer.get();
        buffer.notifyAll();
    }
}

在生产者线程中，我们使用synchronized关键字和buffer.wait()方法实现互斥锁。在消费者线程中，我们也使用synchronized关键字和buffer.wait()方法实现互斥锁，还使用buffer.notifyAll()方法来唤醒生产者线程。这样，生产者线程和消费者线程就可以有序地生产和消费产品，互不干扰。