8.谈谈线程安全:活跃性问题(死锁、活锁、饥饿)

红太狼 2023-10-08 17:14 123阅读 0赞

1.线程安全是什么?

现在我们做开发,到哪都会被问到线程安全的问题,那今天就好好总结下线程安全。

引用:

《Java Concurrency In Practice》的作者 Brian Goetz 对线程安全是这样理解的,当多个线程访问一个对象时,如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行问题,也不需要进行额外的同步,而调用这个对象的行为都可以获得正确的结果,那这个对象便是线程安全的。

那意思就是如果某个对象是线程安全的,那么对于使用者而言,在使用时就不需要考虑方法间的协调问题。

  • 比如不需要考虑不能同时写入或读写不能并行的问题,也不需要考虑任何额外的同步问题。
  • 比如不需要额外自己加 synchronized 锁,那么它才是线程安全的。

2.浅谈活跃性问题?

活跃性问题就是程序始终得不到运行的最终结果,比如发生死锁会导致程序完全卡死,无法向下运行。

死锁

死锁是指两个线程之间相互等待对方资源,但同时又互不相让,都想自己先执行。

  1. package org.example.thread;
  2. /**
  3. * @author cf
  4. * @date 2022/12/3 14:57
  5. * @description 死锁例子
  6. */
  7. public class MayDeadLock {
  8. Object o1 = new Object();
  9. Object o2 = new Object();
  10. public void thread1() throws InterruptedException {
  11. synchronized (o1) {
  12. Thread.sleep(500);
  13. synchronized (o2) {
  14. System.out.println("线程1成功拿到两把锁");
  15. }
  16. }
  17. }
  18. public void thread2() throws InterruptedException {
  19. synchronized (o2) {
  20. Thread.sleep(500);
  21. synchronized (o1) {
  22. System.out.println("线程2成功拿到两把锁");
  23. }
  24. }
  25. }
  26. public static void main(String[] args) {
  27. MayDeadLock mayDeadLock = new MayDeadLock();
  28. new Thread(new Runnable() {
  29. @Override
  30. public void run() {
  31. try {
  32. mayDeadLock.thread1();
  33. } catch (InterruptedException e) {
  34. e.printStackTrace();
  35. }
  36. }
  37. }).start();
  38. new Thread(new Runnable() {
  39. @Override
  40. public void run() {
  41. try {
  42. mayDeadLock.thread2();
  43. } catch (InterruptedException e) {
  44. e.printStackTrace();
  45. }
  46. }
  47. }).start();
  48. }
  49. }
  1. 首先,代码中创建了两个 Object 作为 synchronized 锁的对象,线程 1 先获取 o1 锁,sleep(500) 之后,获取 o2 锁;
  2. 线程 2 与线程 1 执行顺序相反,先获取 o2 锁,sleep(500) 之后,获取 o1 锁。
  3. 假设两个线程几乎同时进入休息,休息完后,线程 1 想获取 o2 锁,线程 2 想获取 o1 锁,这时便发生了死锁,两个线程不主动调和,也不主动退出,就这样死死地等待对方先释放资源,导致程序得不到任何结果也不能停止运行。
  4. 运行没有结果。

活锁

锁与死锁非常相似,也是程序一直等不到结果,但对比于死锁,活锁是活的。

因为正在运行的线程并没有阻塞,它始终在运行中,却一直得不到结果。

举一个例子,假设有一个消息队列,队列里放着各种各样需要被处理的消息,而某个消息由于自身被写错了导致不能被正确处理,执行时会报错,可是队列的重试机制会重新把它放在队列头进行优先重试处理,但这个消息本身无论被执行多少次,都无法被正确处理,每次报错后又会被放到队列头进行重试,周而复始,最终导致线程一直处于忙碌状态,但程序始终得不到结果,便发生了活锁问题。

饥饿

饥饿是指线程需要某些资源时始终得不到,尤其是CPU 资源,就会导致线程一直不能运行而产生的问题。

在 Java 中有线程优先级的概念,Java 中优先级分为 1 到 10,1 最低,10 最高。

如果我们把某个线程的优先级设置为 1,这是最低的优先级,在这种情况下,这个线程就有可能始终分配不到 CPU 资源,而导致长时间无法运行。

或者是某个线程始终持有某个文件的锁,而其他线程想要修改文件就必须先获取锁,这样想要修改文件的线程就会陷入饥饿,长时间不能运行。

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