在编写多线程应用程序时,遇到的最常见的问题之一是竞争条件。

我对社区的问题是:

竞态条件是什么? 你如何发现它们? 你是如何处理的? 最后,你如何防止它们的发生?


当前回答

我做了一个视频来解释这个。

从本质上讲,它是当你有一个跨多个线程共享的状态,在一个给定状态的第一次执行完成之前,另一个执行开始,一个给定操作的新线程的初始状态是错误的,因为前一次执行还没有完成。

由于第二次执行的初始状态是错误的,因此计算结果也是错误的。因为最终第二次执行会用错误的结果更新最终状态。

你可以在这里查看。 https://youtu.be/RWRicNoWKOY

其他回答

下面是一个经典的银行账户余额示例,它将帮助新手轻松理解Java中的线程w.r.t.竞争条件:

public class BankAccount {

/**
 * @param args
 */
int accountNumber;
double accountBalance;

public synchronized boolean Deposit(double amount){
    double newAccountBalance=0;
    if(amount<=0){
        return false;
    }
    else {
        newAccountBalance = accountBalance+amount;
        accountBalance=newAccountBalance;
        return true;
    }

}
public synchronized boolean Withdraw(double amount){
    double newAccountBalance=0;
    if(amount>accountBalance){
        return false;
    }
    else{
        newAccountBalance = accountBalance-amount;
        accountBalance=newAccountBalance;
        return true;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    BankAccount b = new BankAccount();
    b.accountBalance=2000;
    System.out.println(b.Withdraw(3000));

}

一个有点规范的定义是“当两个线程同时访问内存中的同一个位置,并且至少有一次访问是写操作。”在这种情况下,“reader”线程可能获得旧值或新值,这取决于哪个线程“赢得了比赛”。这并不总是一个bug——事实上,一些非常复杂的低级算法会故意这样做——但通常应该避免。@Steve Gury的例子很好地说明了这可能是个问题。

什么是竞态条件?

You are planning to go to a movie at 5 pm. You inquire about the availability of the tickets at 4 pm. The representative says that they are available. You relax and reach the ticket window 5 minutes before the show. I'm sure you can guess what happens: it's a full house. The problem here was in the duration between the check and the action. You inquired at 4 and acted at 5. In the meantime, someone else grabbed the tickets. That's a race condition - specifically a "check-then-act" scenario of race conditions.

你如何发现它们?

宗教代码审查多线程单元测试没有捷径。在此基础上出现了一些Eclipse插件,但还没有稳定的插件。

你如何处理和预防它们?

最好的方法是创建无副作用和无状态的函数,尽可能使用不可变函数。但这并不总是可能的。使用java。util。concurrent。原子的、并发的数据结构、适当的同步和基于参与者的并发将有所帮助。

并发性的最佳资源是JCIP。你也可以在这里得到更多关于上述解释的细节。

什么是竞态条件?

过程严重依赖于其他事件的顺序或时间的情况。

例如, 处理器A和处理器B的执行都需要相同的资源。

你如何发现它们?

有一些工具可以自动检测竞态状态:

基于锁集的竞赛检查器 发生在种族检测之前 杂交种族检测

你是如何处理的?

竞争条件可以由互斥量或信号量处理。它们就像锁一样,允许进程根据特定的需求获取资源,以防止竞争。

你如何防止它们的发生?

防止竞争状态的方法有很多种,比如避免临界区。

没有两个进程同时在它们的关键区域内。(互斥) 没有对速度或cpu数量做任何假设。 没有进程运行在阻塞其他进程的关键区域之外。 没有进程需要永远等待才能进入临界区。(A等待B资源,B等待C资源,C等待A资源)

如果你使用“原子”类,你可以防止竞争条件。原因是线程没有分开操作get和set,示例如下:

AtomicInteger ai = new AtomicInteger(2);
ai.getAndAdd(5);

因此,你将有7在链接“ai”。 虽然你做了两个操作,但这两个操作都确认了同一个线程,没有其他线程会干涉这,这意味着没有竞争条件!