深入理解Java生产者-消费者模式中的竞态条件与内存可见性-java教程-PHP中文网

深入理解Java生产者-消费者模式中的竞态条件与内存可见性

聖光之護

发布： 2025-12-13 18:09:21

原创

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深入理解Java生产者-消费者模式中的竞态条件与内存可见性

本文深入探讨java生产者-消费者模式中，由于非同步访问共享变量导致的竞态条件和内存可见性问题。通过分析具体代码示例，揭示即使同步方法内部安全，外部直接读取共享状态仍可能引发数据不一致。教程提供解决方案，强调所有共享状态访问均需同步，并推荐使用`blockingqueue`等高级并发工具，以构建健壮的并发应用。

1. 引言：并发编程中的生产者-消费者模式

生产者-消费者模式是多线程编程中一个经典的同步问题，它描述了生产数据（生产者）和消费数据（消费者）的两个或多个线程如何安全地共享一个公共缓冲区。这种模式广泛应用于消息队列、任务调度等场景。其核心挑战在于如何确保数据在生产者和消费者之间以线程安全的方式传递，避免数据丢失、重复或不一致的问题。Java提供了synchronized关键字、wait()/notify()机制以及java.util.concurrent包中的高级工具来解决这些同步问题。

2. 案例分析：Java代码中的数据不一致现象

考虑以下Java代码实现的生产者-消费者模型，其中Q2类作为共享缓冲区，Producer2负责生产整数，Consumer2负责消费整数。

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// Q2类：共享缓冲区，包含同步的put和get方法
class Q2 {
    int n;
    boolean valueSet = false;

    synchronized int get() {
        while(!valueSet) {
            try {
                System.out.println("Consumer waiting ...");
                wait();
            } catch(InterruptedException e) {
                System.err.println("InterruptedException caught");
            }
        }
        System.out.println("Consumer awakened");
        System.out.println("Got: "+n);
        valueSet = false;
        notify();
        System.out.println("Consumer called notify()");
        return n;
    }

    synchronized void put(int n) {
        while(valueSet) {
            try {
                System.out.println("Producer waiting ...");
                wait();
            } catch(InterruptedException e) {
                System.err.

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