java中使用mutex

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mob64ca12db7156 2023-08-13 12:21:10 ©著作权

文章标签 java Java 多线程 文章分类 Java 后端开发

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Java中使用Mutex

在多线程编程中，线程同步是非常重要的概念。当多个线程并发执行时，可能会出现资源竞争的情况，导致程序的运行结果不确定或者出现错误。为了解决这个问题，Java提供了一些同步机制，其中Mutex（互斥锁）是一种常见的同步机制。

Mutex的概念

Mutex是一种同步原语，用于保护共享资源，使得同一时刻只有一个线程可以访问该资源。当一个线程想要访问共享资源时，它必须先获取到Mutex，如果Mutex已经被其他线程获取，则该线程会被阻塞，直到Mutex被释放。

Mutex的实现

在Java中，可以使用synchronized关键字来实现Mutex。当一个线程进入synchronized块时，它会尝试获取到锁，如果锁已经被其他线程获取，则该线程会被阻塞，直到锁被释放。

下面是一个使用synchronized关键字实现Mutex的示例代码：

class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

在上面的代码中，increment、decrement和getCount方法都被声明为synchronized，这意味着同一时刻只有一个线程可以执行这些方法。这样就保证了对count变量的访问是线程安全的。

Mutex的应用场景

Mutex广泛应用于需要保护共享资源的场景，例如多线程计算、线程池等。下面以一个多线程计算的例子来说明Mutex的应用。

假设有一个计算任务，需要将一个数组中的元素相加得到总和。为了加速计算过程，可以使用多个线程并发地计算不同部分的和，然后再将这些部分的和相加得到最终结果。

下面是一个使用Mutex实现的多线程计算的示例代码：

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

class SumTask implements Runnable {
    private int[] array;
    private int start;
    private int end;
    private AtomicInteger sum;

    public SumTask(int[] array, int start, int end, AtomicInteger sum) {
        this.array = array;
        this.start = start;
        this.end = end;
        this.sum = sum;
    }

    @Override
    public void run() {
        int localSum = 0;
        for (int i = start; i <= end; i++) {
            localSum += array[i];
        }
        synchronized (sum) {
            sum.addAndGet(localSum);
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        int numThreads = 4;
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
        AtomicInteger sum = new AtomicInteger(0);
        int blockSize = array.length / numThreads;
        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            int start = i * blockSize;
            int end = (i == numThreads - 1) ? array.length - 1 : start + blockSize - 1;
            executor.execute(new SumTask(array, start, end, sum));
        }
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
            // 等待所有线程执行完毕
        }
        System.out.println("Sum: " + sum.get());
    }
}

在上面的代码中，SumTask类表示一个计算任务，每个任务负责计算数组中一部分元素的和。run方法使用synchronized块来保护对sum变量的访问，确保同一时刻只有一个线程可以更新sum变量。

Main类中创建了一个线程池来执行多个计算任务，并使用AtomicInteger来保存计算结果。通过控制线程池的大小，可以实现并发地计算数组的和，提高计算效率。