Java中怎么利用多線程解決資源競爭

發布時間：2021-06-15 15:01:44 來源：億速云閱讀：251 作者：Leah 欄目：編程語言

Java中怎么利用多線程解決資源競爭，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

一、c#下的幾種鎖的運用方式

1、臨界區，通過對多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數據訪問。

private static object obj = new object();
  private static int lockInt;
  private static void LockIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    lock (obj)
    {
     lockInt++;
    }
   }
  }

你沒看錯，c#中的lock語法就是臨界區(Monitor)的一個語法糖，這大概是90%以上的.net程序員首先想到的鎖，不過大部分人都只是知道

有這么個語法，不知道其實是以臨界區的方式處理資源競爭。

2、互斥量，為協調共同對一個共享資源的單獨訪問而設計的。

c#中有一個Mutex類，就在System.Threading命名空間下，Mutex其實就是互斥量，互斥量不單單能處理多線程之間的資源競爭，還能處理

進程之間的資源競爭，功能是比較強大的，但是開銷也很大，性能比較低。

private static Mutex mutex = new Mutex();
  private static int mutexInt;
  private static void MutexIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    mutex.WaitOne();
    mutexInt++;
    mutex.ReleaseMutex();
   }
  }

3、信號量，為控制一個具有有限數量用戶資源而設計。

private static Semaphore sema = new Semaphore(1, 1);
  private static int semaphoreInt;
  private static void SemaphoreIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    sema.WaitOne();
    semaphoreInt++;
    sema.Release();
   }
  }

4、事件：用來通知線程有一些事件已發生，從而啟動后繼任務的開始。

public static AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(true);
  private static int autoResetEventInt;
  private static void AutoResetEventIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    if (autoResetEvent.WaitOne())
    {
     autoResetEventInt++;
     autoResetEvent.Set();
    }
   }
  }

5、讀寫鎖，這種鎖允許在有其他程序正在寫的情況下讀取資源，所以如果資源允許臟讀，用這個比較合適

private static ReaderWriterLockSlim LockSlim = new ReaderWriterLockSlim();
  private static int lockSlimInt;
  private static void LockSlimIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    LockSlim.EnterWriteLock();
    lockSlimInt++;
    LockSlim.ExitWriteLock();
   }
  }

6、原子鎖，通過原子操作Interlocked.CompareExchange實現“無鎖”競爭

private static int isLock;
  private static int ceInt;
  private static void CEIntAdd()
  {
   //long tmp = 0;
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    while (Interlocked.CompareExchange(ref isLock, 1, 0) == 1) { Thread.Sleep(1); }

    ceInt++;
    Interlocked.Exchange(ref isLock, 0);
   }
  }

7、原子性操作，這是一種特例，野外原子性操作本身天生線程安全，所以無需加鎖

private static int atomicInt;
  private static void AtomicIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    Interlocked.Increment(ref atomicInt);
   }
  }

8、不加鎖，如果不加鎖，那多線程下運行結果肯定是錯的，這里貼上來比較一下性能

private static int noLockInt;
  private static void NoLockIntAdd()
  {
   for (var i = 0; i < runTimes; i++)
   {
    noLockInt++;
   }
  }

二、性能測試

1、測試代碼，執行1000，10000，100000，1000000次

private static void Run()
  {
   var stopwatch = new Stopwatch();
   var taskList = new Task[loopTimes];

   // 多線程
   Console.WriteLine();
   Console.WriteLine($"    線程數:{loopTimes}");
   Console.WriteLine($"   執行次數:{runTimes}");
   Console.WriteLine($"  校驗值應等于:{runTimes * loopTimes}");

   // AtomicIntAdd
   stopwatch.Restart();
   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { AtomicIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("AtomicIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{atomicInt}");

   // CEIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { CEIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("CEIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{ceInt}");

   // LockIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { LockIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("LockIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{lockInt}");

   // MutexIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { MutexIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("MutexIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{mutexInt}");

   // LockSlimIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { LockSlimIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("LockSlimIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{lockSlimInt}");

   // SemaphoreIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { SemaphoreIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("SemaphoreIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{semaphoreInt}");


   // AutoResetEventIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { AutoResetEventIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("AutoResetEventIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{autoResetEventInt}");

   // NoLockIntAdd
   taskList = new Task[loopTimes];
   stopwatch.Restart();

   for (var i = 0; i < loopTimes; i++)
   {
    taskList[i] = Task.Factory.StartNew(() => { NoLockIntAdd(); });
   }
   Task.WaitAll(taskList);
   Console.WriteLine($"{GetFormat("NoLockIntAdd")}, 總耗時:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒, 校驗值:{noLockInt}");
   Console.WriteLine();
  }

2、線程：10

Java中怎么利用多線程解決資源競爭