如何在java中重现竞争条件？

Question

我试图创建这样的竞争条件。

class Bankaccount {

    private int balance=101;

    public int getBalance(){
        return balance;
    }
    public void withdraw(int i){
        balance=balance-i;
        System.out.println("..."+balance);
    }
}


public class Job implements Runnable{

    Bankaccount b=new Bankaccount();

    public void run(){
        if(b.getBalance()>100){
            System.out.println("the balanced ammount is"+b.getBalance());
            /*try{
            Thread.sleep(9000);
            }
            catch(Exception e){

            }*/
            makeWithdrawl(100);
        }   
    }

    public void makeWithdrawl(int ammount){

        b.withdraw(ammount);
        System.out.println(b.getBalance());

    }
    public static void main(String[] args) {

        Job x=new Job();
        Job y=new Job();

        Thread t1=new Thread(x);
        Thread t2=new Thread(y);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

我得到输出： 余额为101 ...1 1 余额为101 ...1

我预计它会是负数，因为两次提款发生在 100 美元

这里缺少什么？提前致谢

Answer 1

当多个线程更改共享数据时会出现竞争条件。在您的示例中，每个线程都有自己的 Bankaccount 类。您需要将其共享，如下所示：

class Job implements Runnable{

    Bankaccount b;

    Job(Bankaccount b){
        this.b = b;
    }

    public void run(){
        if (b != null)
            if(b.getBalance()>100){
                System.out.println("the balanced ammount is " + b.getBalance());
                makeWithdrawal(100);
            }
    }

    public void makeWithdrawal(int ammount){
        b.withdraw(ammount);
        System.out.println(b.getBalance());
    }

    public static void main(String[] args) {

        // Creating one Bankaccount instance
        Bankaccount b = new Bankaccount();

        // Passing one instance to different threads 
        Job x=new Job(b);
        Job y=new Job(b);

        Thread t1=new Thread(x);
        Thread t2=new Thread(y);

        // Race conditions may appear 
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

不幸的是，这还不够。多线程程序是非确定性的，您可以在程序执行多次后收到不同的结果。例如，线程 t1 可以在线程 t2 开始检查余额之前成功提款。因此，t2 不会因为缺钱而提现。

为了增加出现负余额的可能性，您可以在检查余额和取款之间插入延迟。

Answer 2

您需要了解几件事。

1) 您在特定系统上的特定 JVM 可能不受您试图在此处重现的竞争条件的影响。
2）您不可能通过单次运行重现竞争条件。 应该是不确定的，如果它给出一致的结果，它就不是竞争条件，而是一个错误。为了提高您的机会，请进行自动健全性检查并运行代码 100k 次。 3) 使用内存屏障使两个线程同时启动会增加竞争条件发生的机会。使用多核系统也有帮助。 4) 你的代码无论如何都不能产生竞争条件。仔细观察 - 每个工作都使用它自己的帐户。对于竞争条件，您需要共享状态。

Answer 3

您的代码无法创建竞争条件，但这里有一些信息供您参考。

可靠地重现竞争条件将非常困难，因为多线程程序本质上是非确定性的。这意味着独立线程中独立命令的执行顺序没有严格的顺序。

这个讨论有一些关于这个话题的好信息：

Can a multi-threaded program ever be deterministic?

我认为您在示例中的意思是，您希望余额在线程执行后具有特定值。为此，您必须使用锁来确保唯一的一个线程一次访问相关变量。

锁确保任何线程在其他线程正在操作该值时尝试读取该值，必须等到操作该变量的线程完成，然后才能读取和使用该变量本身。

您将需要锁来执行您在示例中尝试执行的操作

---

• 这里是使用锁保护的官方文档 变量，它包括一个小例子

  http://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/newlocks.html

• 这个讨论对使用锁有一个很好的答案 在java中

  Java Thread lock on synchronized blocks

Answer 4

尝试使用此代码生成竞态条件

// This class exposes a publicly accessible counter
// to help demonstrate data race problem
class Counter {
    public static long count = 0;
}

// This class implements Runnable interface
// Its run method increments the counter three times
class UseCounter implements Runnable {
    public void increment() {
        // increments the counter and prints the value
        // of the counter shared between threads
        Counter.count++;
        System.out.print(Counter.count + " ");
    }

    public void run() {
        increment();
        increment();
        increment();
    }
}

// This class creates three threads
public class DataRace {
    public static void main(String args[]) {
        UseCounter c = new UseCounter();
        Thread t1 = new Thread(c);
        Thread t2 = new Thread(c);
        Thread t3 = new Thread(c);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

并尝试使用此代码修复它

public void increment() {
    // increments the counter and prints the value
    // of the counter shared between threads
    synchronized(this){
        Counter.count++;
        System.out.print(Counter.count + " ");
    }
}

这段代码 sn-p 来自于 SG Ganesh, Tushar Sharma 所著的《Oracle Certified Professional Java SE 7 Programmer Exams 1Z0-804 and 1Z0-805》一书