Что такое гонка данных (Data Race) в многопоточности?

Гонка данных (Data Race) — это ошибка многопоточного программирования, возникающая, когда два или более потока одновременно обращаются к одной и той же разделяемой переменной для чтения и записи, и хотя бы одна из операций является записью. Порядок выполнения операций непредсказуем, что ведет к недетерминированным и часто некорректным результатам.

Почему это происходит? Операции, которые кажутся атомарными (например, инкремент count++), на уровне процессора распадаются на несколько инструкций (чтение, изменение, запись). Потоки могут "пересекаться" на этих этапах.

Пример на Java:

class UnsafeCounter {
    private int count = 0;
    public void increment() {
        count++; // НЕ атомарная операция!
    }
    public int getCount() { return count; }
}
// Запуск двух потоков, вызывающих increment() 1000 раз каждый,
// может дать результат меньше 2000 из-за потерь обновлений.

Способы предотвращения:

1. Синхронизация: Использование synchronized метода или блока.

   public synchronized void increment() { count++; }

2. Атомарные типы из java.util.concurrent.atomic.

   private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
   public void increment() { count.incrementAndGet(); }

3. Иммутабельность: Использование неизменяемых объектов.
4. Ограничение видимости: Локальные переменные или ThreadLocal.

Важно: Гонка данных — это проблема корректности, а не просто производительности.