Java 线程互斥的条件变量

Java线程互斥的条件变量

在Java编程语言中，线程的同步是实现并发编程的重要概念之一。线程互斥是指线程在访问共享资源时的互斥行为，以确保在任何时刻只有一个线程能够访问该资源，从而避免数据竞争和不一致性问题的出现。

在Java中，锁（Lock）与条件变量（Condition）是实现线程互斥的关键工具。条件变量是一种在多线程同步中使用的对象，它允许一个或多个线程等待某个被其他线程满足的条件。Java提供的条件变量是通过Condition接口来实现的。

首先，我们需要创建一个锁对象，以保证对共享资源的访问是互斥的。在Java中，常用的锁包括ReentrantLock和synchronized关键字。

Lock lock = new ReentrantLock();

接下来，我们可以通过锁对象创建一个或多个条件变量。一个条件变量通常与一个共享变量相关联，并提供了await()、signal()和signalAll()等方法来实现线程的等待和唤醒操作。

Condition condition = lock.newCondition();

条件变量中最常用的方法是await()，它能够使当前线程进入等待状态，直到其他线程通过signal()或signalAll()方法唤醒它。一个常见的使用场景是当共享变量达到某个特定的状态时，线程进入等待状态，直到其他线程修改共享变量并通过signal()方法唤醒它。

下面是一个简单的示例，展示了两个线程如何通过条件变量实现互斥访问：

class SharedResource {
    private int count;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    public void increment() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count != 0) {
                condition.await();
            }
            count++;
            System.out.println("Incremented: " + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0) {
                condition.await();
            }
            count--;
            System.out.println("Decremented: " + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SharedResource resource = new SharedResource();
        
        Thread incrementThread = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    resource.increment();
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        Thread decrementThread = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    resource.decrement();
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        incrementThread.start();
        decrementThread.start();
    }
}

上述示例中，一个共享资源count被两个线程共同访问，其中一个线程会递增count的值，另一个线程会递减count的值。使用条件变量实现互斥的关键在于使用await()、signalAll()方法来保证在一个线程访问count时，另一个线程处于等待状态。

综上所述，Java线程互斥的条件变量是实现并发编程中不可或缺的工具。通过锁和条件变量，我们能够实现对共享资源的互斥访问，避免数据竞争和不一致性问题的发生。了解和熟练运用条件变量将有助于提高程序的并发性和可靠性。

江明涛