在并发编程中，死锁和饥饿问题是非常常见的。死锁指的是两个或多个线程互相等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行的情况。饥饿问题则是指某个线程由于优先级低或资源不足而无法获得所需资源，一直处于等待状态。
为了避免死锁和饥饿问题，我们可以采取一些预防措施和优化策略。下面就让我们一起来看看具体的方法。
- 避免锁的嵌套使用
在并发编程中，锁的嵌套使用是很容易导致死锁的一个原因。因此，我们要尽量避免锁的嵌套使用。如果必须要使用多个锁，我们可以按照一定的顺序获取锁，从而避免死锁的发生。
下面是一个死锁的示例代码：
public class DeadLockDemo {
private static Object lockA = new Object();
private static Object lockB = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
synchronized (lockA) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockA");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockB");
}
}
}, "ThreadA").start();
new Thread(() -> {
synchronized (lockB) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockB");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockA) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockA");
}
}
}, "ThreadB").start();
}
}在这个示例代码中，ThreadA获取了lockA锁，但是在获取lockB锁之前，它被休眠了。在此期间，ThreadB获取了lockB锁，但是在获取lockA锁之前，它也被休眠了。这就导致了两个线程都无法继续执行，形成了死锁。
为了避免死锁，我们可以按照一定的顺序获取锁，比如按照锁对象的哈希值大小获取锁。下面是一个避免死锁的示例代码：
public class AvoidDeadLockDemo {
private static Object lockA = new Object();
private static Object lockB = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
int hash = System.identityHashCode(lockA);
int hash2 = System.identityHashCode(lockB);
if (hash > hash2) {
Object temp = lockA;
lockA = lockB;
lockB = temp;
}
synchronized (lockA) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockA");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockB");
}
}
}, "ThreadA").start();
new Thread(() -> {
int hash = System.identityHashCode(lockA);
int hash2 = System.identityHashCode(lockB);
if (hash > hash2) {
Object temp = lockA;
lockA = lockB;
lockB = temp;
}
synchronized (lockA) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockA");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取 lockB");
}
}
}, "ThreadB").start();
}
}在这个示例代码中，我们按照lockA和lockB的哈希值大小获取锁，从而避免了死锁的发生。
- 减小锁的粒度
在并发编程中，锁的粒度越小，就越不容易出现死锁和饥饿问题。因此，我们要尽量减小锁的粒度，从而提高程序的并发性和性能。
下面是一个锁的粒度较大的示例代码：
public class LargeLockDemo {
private static List<Integer> list = new ArrayList<>();
private static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
synchronized (lock) {
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
list.add(j);
}
}
}).start();
}
}
}在这个示例代码中，所有线程都需要获取lock锁才能执行添加元素的操作。这就导致了锁的粒度较大，从而影响了程序的并发性和性能。
为了减小锁的粒度，我们可以将锁的粒度缩小到操作的最小粒度。下面是一个锁的粒度较小的示例代码：
public class SmallLockDemo {
private static List<Integer> list = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
synchronized (list) {
list.add(j);
}
}
}).start();
}
}
}在这个示例代码中，每个线程只需要在添加元素的时候获取list对象的锁即可，从而减小了锁的粒度，提高了程序的并发性和性能。
- 使用读写锁
在并发编程中，读写锁是一种特殊的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但是只允许一个线程写入共享资源。使用读写锁可以提高程序的并发性和性能，同时避免死锁和饥饿问题。
下面是一个使用读写锁的示例代码：
public class ReadWriteLockDemo {
private static Map<String, String> map = new HashMap<>();
private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
lock.writeLock().lock();
try {
map.put("name", "张三");
} finally {
lock.writeLock().unlock();
}
}).start();
new Thread(() -> {
lock.readLock().lock();
try {
System.out.println(map.get("name"));
} finally {
lock.readLock().unlock();
}
}).start();
}
}在这个示例代码中，我们使用ReentrantReadWriteLock实现了读写锁。写操作获取写锁，读操作获取读锁，从而实现了多个线程同时读取共享资源，但是只允许一个线程写入共享资源的效果。
总结
在并发编程中，死锁和饥饿问题是非常常见的问题。为了避免死锁和饥饿问题，我们可以采取一些预防措施和优化策略，比如避免锁的嵌套使用，减小锁的粒度，使用读写锁等。通过这些方法，我们可以提高程序的并发性和性能，同时避免死锁和饥饿问题的发生。
