面试题：Java文件目录管理类在多线程环境下的资源竞争问题及解决方案

可能出现的问题场景

文件创建冲突：多个线程同时尝试在同一目录下创建同名文件，可能导致部分线程创建失败，或者创建出不完整的文件。
文件删除问题：一个线程准备删除某个文件时，另一个线程可能正在读取或写入该文件，这可能导致数据丢失或读取错误。同时，多个线程尝试删除同一文件，可能出现重复删除或部分删除的情况。
目录遍历混乱：在遍历目录时，一个线程可能正在添加或删除目录项，而另一个线程正在遍历，这会导致遍历结果不准确或引发异常。

解决方案及代码示例

使用 synchronized 关键字

import java.io.File;

public class DirectoryManager {
    private static final Object lock = new Object();

    public static void createFile(String filePath) {
        synchronized (lock) {
            File file = new File(filePath);
            try {
                if (file.createNewFile()) {
                    System.out.println("File created: " + file.getName());
                } else {
                    System.out.println("File already exists: " + file.getName());
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void deleteFile(String filePath) {
        synchronized (lock) {
            File file = new File(filePath);
            if (file.exists()) {
                if (file.delete()) {
                    System.out.println("File deleted: " + file.getName());
                } else {
                    System.out.println("Failed to delete file: " + file.getName());
                }
            } else {
                System.out.println("File does not exist: " + file.getName());
            }
        }
    }
}

使用 ReentrantLock

import java.io.File;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class DirectoryManagerWithReentrantLock {
    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void createFile(String filePath) {
        lock.lock();
        try {
            File file = new File(filePath);
            if (file.createNewFile()) {
                System.out.println("File created: " + file.getName());
            } else {
                System.out.println("File already exists: " + file.getName());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void deleteFile(String filePath) {
        lock.lock();
        try {
            File file = new File(filePath);
            if (file.exists()) {
                if (file.delete()) {
                    System.out.println("File deleted: " + file.getName());
                } else {
                    System.out.println("Failed to delete file: " + file.getName());
                }
            } else {
                System.out.println("File does not exist: " + file.getName());
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

代码说明

synchronized 实现：
- 定义了一个静态的 Object 作为锁对象 lock。
- 在 createFile 和 deleteFile 方法中，使用 synchronized 块包裹文件操作代码。这确保了同一时间只有一个线程能够执行这些文件操作，避免资源竞争。
ReentrantLock 实现：
- 创建了一个静态的 ReentrantLock 对象 lock。
- 在 createFile 和 deleteFile 方法中，首先调用 lock.lock() 获取锁，确保只有一个线程能进入临界区执行文件操作。
- 使用 try - finally 块，在 finally 中调用 lock.unlock() 释放锁，保证无论操作是否成功，锁都会被释放，避免死锁。

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