C++並發程式設計：如何避免執行緒飢餓和優先反轉？

為避免執行緒飢餓，可以使用公平鎖定確保資源公平分配，或設定執行緒優先權。為解決優先權反轉，可使用優先權繼承，即暫時提高持有資源執行緒的優先權；或使用鎖的提升，即提升需要資源執行緒的優先權。

C 並發程式設計：避免在執行緒飢餓和優先權反轉

並發程式設計中，執行緒飢餓和優先權反轉是常見的挑戰，可能會導致死鎖和不確定性。本文將探討這些問題並提供解決策略，並透過實戰案例進行說明。

執行緒飢餓

當一個執行緒長期無法取得所需的資源（例如鎖定、記憶體）時，就會發生執行緒飢餓。這可能是由於其他執行緒優先存取資源造成的。

解決策略：

• 使用公平鎖定：公平鎖定確保所有執行緒公平取得資源，防止單一執行緒長期持有資源。
• 設定執行緒優先權：為高優先權執行緒指派更多執行機會，確保它們不會被低優先權執行緒阻塞。

優先權反轉

當低優先權執行緒持有高優先權執行緒所需的資源時，就會發生優先權反轉。這可能導致高優先權執行緒無法執行，從而延遲任務的完成。

解決策略：

• 使用優先權繼承：當一個執行緒持有資源時，會暫時提高它的優先權，以防止低優先權執行緒搶奪資源。
• 使用鎖定的提升：當一個執行緒需要存取由高優先權執行緒持有的資源時，會暫時提升自己的優先權，以快速取得資源。

實戰案例

考慮以下場景：

// Thread 1 (low priority)
void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

// Thread 2 (high priority)
void thread2() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

假設 thread2 以比 thread1 更高的優先權運行。如果 thread1 先取得鎖並進入臨界區，thread2 可能會被阻塞。當 thread1 釋放鎖時，thread2 仍可能無法取得鎖，因為 thread1 具有較低的優先權，會再次搶佔鎖。這會導致 thread2 陷入飢餓狀態。

為了解決這個問題，可以使用優先級繼承：

void set_thread_priority(Thread thread, int priority);

void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section

  // Boost thread priority while holding lock
  set_thread_priority(std::this_thread::get_id(), 2);
  m.unlock();
}

結論

透過理解線程飢餓和優先級反轉並應用適當的解決策略，可以顯著提高並發程式碼的效能和可靠性。

以上是C++並發程式設計：如何避免執行緒飢餓和優先反轉？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！