[Java Concurrent] 并发访问共享资源的简单案例

EvenGenerator 是一个偶数生成器，每调用一个 next() 就会加 2 并返回叠加后结果。在本案例中，充当被共享的资源。

EvenChecker 实现了 Runnable 接口，可以启动新的线程执行 run() 任务，用于检测所指向的偶数生成器是否每次都返回偶数值。

EvenCheckerThreadDemo 用于演示多线程下的执行情况。

非线性安全版本

EvenGenerator, 偶数生成器，每调用一个 next() 就会加 2 并返回叠加后结果。

这里的 next() 方法并非线性安全，在多线程同时访问时，可能会返回奇数。一个线程执行了第一个累加语句后，被调度器中断，替换上下文，另一个进程开始执行 next() 方法，则会返回奇数。

public class EvenGenerator {
    
    private int count = 0;
    public int next(){
        count++;
        count++;
        return count;
    }
}

EvenChecker 检测指向的 EvenGenerator 是不是每次都返回偶数。

public class EvenChecker implements Runnable {

    private EvenGenerator eg;
    
    private final int id = count++;
    private static int count = 0;
    
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            int res = eg.next();
            if (res % 2 != 0){
                System.out.println("not even" + res + " | Thread # " + id);
                break;
            }
        }
    }
    
    public EvenChecker(EvenGenerator eg){
        this.eg = eg;
    }
}

演示多线程下的执行情况，多个线程同时执行 EvenChecker ，但是引用的是同一个 EvenGenerator

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class EvenCheckerThreadDemo {

    public static void main(){
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        
        EvenGenerator eg = new EvenGenerator();
        
        for (int i = 0; i< 5 ; i++){
            exec.execute(new EvenChecker(eg));
        }
    }
}

线性安全版本1

使用 synchronized 关键词，使得 next() 方法线程安全，确保同一时间内，最多只有一个线程进入该方法。

public class EvenGenerator {
    
    private int count = 0;
        
    public synchronized int next(){
        count++;
        count++;
        return count;
    }
}

线性安全版本2

使用 Lock 把访问、修改共享变量的语句进行同步，确保同一时间内，最多只有一个线程进入该块代码。使用 try-finally 结构，可以确保 Lock 一定被释放。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class EvenGenerator {
    
    private int count = 0;
    
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    
    public int next(){
        lock.lock();
        try {
            count++;
            count++;
            return count;
        } finally{
            lock.unlock();
        }
    }
}

参考资料

Page 827, Resolving shared resource contention, Thinking in Java