并发编程题

并发编程案例：解决多线程同步与互斥问题

多线程编程是提高程序的运行效率的重要手段，但同时也会带来同步与互斥问题。本篇文章将介绍三个并发编程案例，具体涉及同步问题、互斥问题以及死锁问题，并提供相应的解决方案。

1. 同步问题

案例描述：假设有一个银行账户，两个线程分别模拟存钱和取钱操作。在并发情况下，有可能出现一个线程在读取账户余额时，另一个线程在修改账户余额，导致余额读取错误。

解决方案：使用synchronized关键字修饰操作共享资源的方法，即可实现同步操作。具体实现方式为，在Account类中添加synchronized关键字修饰的deposit()和withdraw()方法，确保在进行相关操作时其他线程不能同时修改账户余额。

```

class Account {

private int balance; // 账户余额

public synchronized void deposit(int amount) { // 存款

balance = amount;

}

public synchronized void withdraw(int amount) { // 取款

if (balance < amount) {

throw new IllegalArgumentException("余额不足");

}

balance = amount;

}

}

```

2. 互斥问题

案例描述：假设有两个线程分别对一个队列进行操作，一个线程模拟添加元素，另一个线程模拟删除元素。在并发情况下，有可能出现一个线程在更改队列结构时，另一个线程也在更改队列结构，导致操作出错。

解决方案：使用Lock对象实现互斥操作。具体实现方式为，在Queue类中添加Lock对象并使用try/finally块来控制加锁和解锁的操作，确保每个线程在更改队列结构时都只能持有该锁。

```

class Queue {

private List list = new ArrayList<>(); // 队列元素列表

private Lock lock = new ReentrantLock(); // 锁对象

public void add(String element) { // 添加元素

lock.lock();

try {

list.add(element);

} finally {

lock.unlock();

}

}

public String remove() { // 删除元素

lock.lock();

try {

if (list.isEmpty()) {

throw new NoSuchElementException("队列为空");

}

return list.remove(0);

} finally {

lock.unlock();

}

}

}

```

3. 死锁问题

案例描述：假设有两个线程分别拥有A锁和B锁，同时需要获取对方持有的锁才能进一步执行操作。在并发情况下，有可能出现一个线程持有A锁等待B锁释放，而另一个线程持有B锁等待A锁释放，导致两个线程都无法继续执行，从而形成死锁。

解决方案：使用锁顺序优化，确保每个线程在获取锁资源时按照相同的顺序获取，从而避免死锁。具体实现方式为，在代码中规定锁顺序，并确保每个线程按照相同的顺序获取锁资源。

```

class DeadLock {

private final Object lock1 = new Object();

private final Object lock2 = new Object();

public void doSomething1() {

synchronized (lock1) {

synchronized (lock2) {

// do something

}

}

}

public void doSomething2() {

synchronized (lock1) {

synchronized (lock2) {

// do something

}

}

}

}

```

多线程编程过程中，同步、互斥和死锁问题是极易出现的。