Java執行緒同步與互斥：從零開始，打造高效的並發程序

Java執行緒同步與互斥是編寫高效並發程式的關鍵。 php小編香蕉帶你從零開始，探索Java中的線程同步機制，讓你輕鬆打造出高效穩定的並發程序，提升程式碼品質和效能。

Java執行緒同步與互斥概述

在Java中，執行緒同步和互斥是一種確保多個執行緒共享資料時不會出現資料競爭或其他不一致情況的技術。執行緒同步是指多個執行緒對共享資料進行存取時，透過某種機制來協調它們的訪問，以確保資料的一致性和完整性。而線程互斥是指只有一個執行緒能夠存取共享數據，其他執行緒只能等候。

Java執行緒同步機制

Java中提供了多種執行緒同步機制，其中最常見的是鎖定#和監視器。鎖是一種低階的同步機制，允許一個執行緒在進入臨界區（即共享資料所在的程式碼區塊）之前取得鎖，並在退出臨界區後釋放鎖。而監視器是一種進階的同步機制，它將鎖和條件變數結合在一起，使得執行緒可以在等待鎖的過程中休眠，直到鎖被釋放。

Java執行緒同步範例

為了更能理解Java執行緒同步和互斥，我們來看一個簡單的程式碼範例。在這個範例中，我們有兩個執行緒同時存取一個共享變數。如果沒有執行緒同步，那麼很有可能兩個執行緒會同時修改共享變量，導致資料不一致。

public class SimpleSyncDemo {
private int sharedVariable = 0;

public void incrementSharedVariable() {
sharedVariable++;
}

public static void main(String[] args) {
SimpleSyncDemo demo = new SimpleSyncDemo();

Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
demo.incrementSharedVariable();
}
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
demo.incrementSharedVariable();
}
});

thread1.start();
thread2.start();

try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println("Shared variable value: " + demo.sharedVariable);
}
}

在這個範例中，我們使用鎖定來對共享變數進行同步。我們首先建立一個鎖定對象，然後在每個執行緒中，我們都會在進入臨界區之前取得鎖，並在退出臨界區後釋放鎖定。這樣，我們就確保了只有單一執行緒能夠存取共享變量，從而避免了資料競爭的問題。

Java執行緒互斥機制

Java執行緒互斥是指只有一個執行緒能夠存取共享數據，其他執行緒只能等待。實作執行緒互斥最簡單的方法是使用互斥鎖（Mutex）。互斥鎖是一個特殊類型的鎖，它只允許一個執行緒取得鎖，其他執行緒只能等待鎖被釋放。

Java執行緒互斥範例

為了更好地理解Java執行緒互斥，我們來看一個簡單的程式碼範例。在這個範例中，我們有兩個執行緒同時存取一個共享變數。如果沒有執行緒互斥，那麼很有可能兩個執行緒會同時修改共享變量，導致資料不一致。

public class SimpleMutexDemo {
private final Object lock = new Object();
private int sharedVariable = 0;

public void incrementSharedVariable() {
synchronized (lock) {
sharedVariable++;
}
}

public static void main(String[] args) {
SimpleMutexDemo demo = new SimpleMutexDemo();

Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
demo.incrementSharedVariable();
}
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
demo.incrementSharedVariable();
}
});

thread1.start();
thread2.start();

try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println("Shared variable value: " + demo.sharedVariable);
}
}

在這個範例中，我們使用互斥鎖來實作執行緒互斥。我們首先建立一個互斥鎖對象，然後在每個執行緒中，我們都會在進入臨界區之前取得互斥鎖，並在退出臨界區後釋放互斥鎖。這樣，我們就確保了只有一個執行緒能夠存取共享變量，從而避免了資料競爭的問題。

結語

執行緒同步與互斥是Java並發程式設計中不可或缺的基礎知識。掌握了這些技術，可以幫助我們編寫出高效且可靠的並發程式。在本文中，我們介紹了Java執行緒同步和互斥的基礎知識，並透過程式碼範例示範如何使用這些技術來編寫並發程式。

以上是Java執行緒同步與互斥：從零開始，打造高效的並發程序的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！