Core Idea

Data race = nhiều thread truy cập cùng dữ liệu + có ít nhất 1 thread ghi → kết quả sai

1. Data Race

Concept

2 threads cùng đọc/ghi 1 biến shared
→ không có synchronization
→ kết quả unpredictable ❌

Example

intcount=0;

ThreadA:count++;
ThreadB:count++;

Problem

count++ = read → +1 → write

Timeline

Time →
Initial: count = 0

T1: read count (0)
T2: read count (0)

T1: write 1
T2: write 1

Final = 1 ❌ (expected 2)

Insight

Data race xảy ra khi:

• Shared variable
• Concurrent access
• Ít nhất 1 write
• Không có lock

Hậu quả

• Sai dữ liệu
• Bug khó debug
• Non-deterministic

2. Mutual Exclusion (Mutex)

Concept

Chỉ cho 1 thread vào critical section

Example

synchronized(this) {
count++;
}

Timeline (fixed)

Time →
T1: lock → count++ → unlock
T2: wait → lock → count++ → unlock

Final = 2 ✔

Insight

Mutual exclusion = loại bỏ data race

Critical Section

Definition

Đoạn code truy cập shared resource

count++;

👉 Phải được bảo vệ bằng lock

Techniques (Java)

1/ synchronized

synchronized(obj) {
	// critical section
}

✔ Simple

❌ Block thread

2/ Lock (ReentrantLock)

lock.lock();
try {
	// critical
}finally {
	lock.unlock();
}

✔ Flexible

✔ Timeout / tryLock

3/ Atomic (lock-free)

AtomicIntegercount=newAtomicInteger(0);
count.incrementAndGet();

✔ Fast

✔ No blocking

⚖️ Trade-off

⚠️ Pitfalls

❌ Deadlock

T1 giữ lock A → chờ B
T2 giữ lock B → chờ A
→ stuck ❌

❌ Over-locking

• Giảm performance

❌ Under-locking

• Vẫn race condition