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Part V: 同期と排他制御

概要

本章では、並行処理における同期と排他制御を学びます。レースコンディション、デッドロックなどの問題と、Lock、Semaphore による解決策を理解します。

第8章: Lock と排他制御

レースコンディション

複数のスレッドが共有リソースに同時アクセスすると、予期しない結果が発生することがあります。

銀行口座の例

ソースファイル: apps/java/src/main/java/concurrency/ch08/BankAccount.java

public class BankAccount {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private int balance;

    public void deposit(int amount) {
        lock.lock();
        try {
            balance += amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public boolean withdraw(int amount) {
        lock.lock();
        try {
            if (balance >= amount) {
                balance -= amount;
                return true;
            }
            return false;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

デッドロック回避

複数のロックを取得する場合、常に同じ順序でロックを取得することでデッドロックを回避できます。

public static boolean transfer(BankAccount from, BankAccount to, int amount) {
    // 常に同じ順序でロックを取得
    BankAccount first = System.identityHashCode(from) < System.identityHashCode(to) ? from : to;
    BankAccount second = first == from ? to : from;

    first.lock.lock();
    try {
        second.lock.lock();
        try {
            if (from.balance >= amount) {
                from.balance -= amount;
                to.balance += amount;
                return true;
            }
            return false;
        } finally {
            second.lock.unlock();
        }
    } finally {
        first.lock.unlock();
    }
}

同期プリミティブ

API 説明
ReentrantLock 再入可能なロック
ReadWriteLock 読み取り/書き込みロック
Semaphore カウンティングセマフォ
CountDownLatch カウントダウンラッチ
CyclicBarrier サイクリックバリア

実行方法

cd apps/java
./gradlew test --tests "concurrency.ch08.*"

参考コード