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Java函數的並發和多執行緒如何避免死鎖?

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2024-04-26 18:09:01808瀏覽

多執行緒環境中的死鎖問題可透過以下措施預防:定義固定的鎖定順序並依序取得鎖定。設定超時機制,在指定時間內無法取得鎖定時放棄等待。使用死鎖偵測演算法,偵測執行緒死鎖狀態並採取恢復措施。在實戰案例中,資源管理系統為所有資源定義全域鎖定順序,並強制執行緒依序取得所需鎖,從而避免死鎖。

Java函數的並發和多執行緒如何避免死鎖?

Java 函數並發與多執行緒死鎖預防

#並發與死鎖

在多執行緒環境中,當兩個或多個執行緒同時等待其他執行緒釋放鎖定時,就會發生死鎖。例如:

public class DeadlockExample {
    private final Object lock1 = new Object();
    private final Object lock2 = new Object();

    public void method1() {
        synchronized (lock1) {
            // 获取 lock1
            synchronized (lock2) {
                // 获取 lock2
            }
        }
    }

    public void method2() {
        synchronized (lock2) {
            // 获取 lock2
            synchronized (lock1) {
                // 获取 lock1
            }
        }
    }
}

在這種情況下,執行緒 1 會等待執行緒 2 釋放 lock2,而執行緒 2 會等待執行緒 1 釋放 lock1,導致死鎖。

死鎖預防

為了避免死鎖,可以採取下列措施:

  • 鎖定順序:為所有物件定義一個固定的鎖定順序,並始終按該順序取得鎖定。
  • 逾時機制:在取得鎖定操作上設定逾時,如果在指定時間內無法取得鎖定,則放棄等待。
  • 死鎖偵測與復原:使用死鎖偵測演算法,如週期性檢查執行緒是否處於死鎖狀態,並採取適當的措施進行復原。

實戰案例:資源管理

考慮一個資源管理系統,其中有多個執行緒同時存取共享資源。為了防止死鎖,可以實作下列策略:

  1. 為所有資源定義一個全域鎖定順序,例如按資源名稱排序。
  2. 在取得資源之前,執行緒必須依序取得所有必要的鎖定。例如:
public class ResourceManager {
    private final Map<String, Object> resources = new HashMap<>();
    private final Object lock = new Object();
    
    public void allocateResource(String resource) {
        synchronized (lock) {
            resources.get(resource);
        }
    }

    public void releaseResource(String resource) {
        synchronized (lock) {
            resources.remove(resource);
        }
    }
}

透過遵循固定的鎖定順序,可以避免在資源取得和釋放作業上發生死鎖。

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