java多线程读写一个文件socket导致的数据混乱的原因是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-08-06 15:48 标签： java多线程读写一个文件
多线程读写socket导致的数据混乱，是因为多个线程同时对同一socket进行读写操作，如果不加互斥锁或其他并发控制机制，就会出现竞争条件，导致一些数据被覆盖或丢失，或者出现数据不一致的情况。在并发编程中，竞争条件指的是多个线程或进程在对同一共享资源进行读写时，由于没有同步控制而导致的不可预料的结果。在这种情况下，多个线程可能会同时对同一socket进行读写操作。如果没有加锁或其他并发控制，就会导致结果不确定、不一致的情况，从而产生数据混乱的问题。举个例子，假设有两个线程，在进行socket通信时，一个线程负责发送数据，另一个线程负责接收数据。如果没有加锁或其他并发控制机制，就会出现以下问题：竞争条件在没有同步控制的情况下，两个线程可能同时对同一socket进行读写操作。比如一个线程正在向socket写数据，另一个线程也正在读取socket中的数据。这时候，就有可能出现以下情况：（1）写线程在写数据时，读线程读到了不完整或不正确的数据，因为写数据还没有完全写入就被读线程读取了。（2）写线程和读线程同时操作同一个缓冲区，导致数据丢失或覆盖。数据混乱当多个线程同时读写同一个socket时，由于缓冲区、包头等数据结构的解析并不是原子性的操作，就有可能出现数据混乱的情况。比如一个线程正在接收socket中的数据块，另一个线程也正在接收socket中的数据块，两个线程解析数据结构的顺序不同，就有可能导致其中一个线程解析出的数据并不是完整的，或者解析出的数据顺序不正确。为了解决多线程读写socket导致的数据混乱问题，可以使用互斥锁、信号量等并发控制机制，以确保同一时间只有一个线程操作socket。在读写socket之前，先加锁，在读写完成后再释放锁。在实现多线程socket编程时，还需要注意以下几点：缓冲区管理多线程读写socket时，需要注意缓冲区的管理，比如采用队列等数据结构管理缓冲区，确保多个线程可以安全地访问缓冲区。在读写socket时，需要确定每个线程读写的数据区域，避免多个线程同时操作同一缓冲区，导致数据混乱或数据丢失。数据分离为了解决多线程读写socket导致的数据混乱或数据丢失等问题，可以将读写操作分离到不同的线程中进行。比如一个线程负责发送数据，另一个线程负责接收数据。这样可以避免多个线程同时对同一个socket进行读写，降低多线程并发控制的难度，保证数据的完整性和一致性。合理设计并发控制机制在实现多线程socket编程时，需要选择合适的并发控制机制，比如互斥锁、信号量、条件变量等。需要考虑线程同步的开销、并发度、可扩展性等因素，选择合适的并发控制机制，并在不同的场景下进行调整。在使用并发控制机制时，需要防止死锁的发生，保证程序的正确性、鲁棒性和可靠性。
一、多个线程共享全局变量时有可能数据紊乱
当多个线程同时使用全局变量即同时访问，线程是同时进行的，如果全局变量发生改变，比如单个线程对数据改变，那么多个线程同时接入的话，因没有先后顺序，导致数据不稳定
# coding:utf-8
# 作者 : 王
# 职业 : 嘉心糖
# 时间 : 2022/5/11 18:18
import time
from threading import *
g_num = 0
def run():
print("当前线程%s开始启动时间:%s"%(current_thread().name,time.time()))
global g_num
# 设置为全局变量
for i in range(500000):
g_num +=1
print("线程%s,执行之后的g_num的值:%s"%(current_thread().name,g_num))
if __name__ == '__main__':
threads = []
for i in range(5):
t = Thread(target=run)
t.start()
threads.append(t)
for j in threads:
# 主线程等待子线程结束
j.join()
print("主线程结束,g_num的值为:%s"%g_num)
每个线程的for循环过长，引起第一个子线程还未结束，全局变量g_num一直发生改变，第二个子线程就接入，这时g_num还未累加完，此时得到的g_num自然是不确定的，同理，第三个、第四个、第五个子进程得到的g_num都是混乱的。二、解决数据混乱的方法使用同步锁对数据进行加锁
GIL本质是一把互斥锁，但GIL锁住的是解释器级别的数据GIL的作用是：对于一个解释器，只能有一个thread在执行bytecode。所以每时每刻只有一条bytecode在被执行一个thread。
# coding:utf-8
# 作者 : 王
# 职业 : 嘉心糖
# 时间 : 2022/5/11 18:18
import time
from threading import *
g_num = 0
def run():
# 获得这把锁的钥匙
lock.acquire()
print("当前线程%s开始启动"%(current_thread().name,))
global g_num
# 设置为全局变量
for i in range(500000):
g_num += 1
print("线程%s,执行之后的g_num的值:%s"%(current_thread().name,g_num))
# 释放锁
lock.release()
if __name__ == '__main__':
# 创建同步锁
lock = Lock()
threads = []
for i in range(10):
t = Thread(target=run)
t.start()
threads.append(t)
for j in threads:
# 主线程等待子线程结束
j.join()
print("主线程结束,g_num的值为:%s"%g_num)
线程创建完成后回去抢这把锁的钥匙，先抢到的执行，其余线程进入等待状态，当执行完成后再释放锁，由其余的去抢注意：
加锁还可以使用with 效果一样必须使用同一把锁如果使用锁，程序会变成串行，因此应该是在适当的地方加锁 线程调度本质上是不确定的，因此，在多线程程序中错误地使用锁机制可能会导致随机数 据损坏或者其他的异常行为，我们称之为竞争条件。为了避免竞争条件，最好只在临界区（对 临界资源进行操作的那部分代码）使用锁

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