线程间的礼貌竞争:避免活锁现象
在多线程编程中,我们经常会遇到各种同步问题,其中一种比较特殊的情况被称为“活锁”(livelock)。活锁是一种递归情况,多个线程在执行过程中不断重复某段代码逻辑,这些线程通常是为了给其他线程让路而主动放弃执行机会。这就像两个在狭窄走廊上相遇的人,他们互相礼貌地让路,但最终却因为同时向同一方向移动而无法前进。
活锁现象的现实世界类比
想象一下,两个行人在一条狭窄的走廊上相遇,他们都想让对方先过,于是都向一边移动。但当他们同时向同一方向移动时,结果就是两个人都在原地摇摆,没有一个人能够通过。这就是活锁的现实世界类比。
活锁在多线程编程中的体现
在多线程编程中,活锁可能发生在线程响应其他线程的行为时。如果一个线程的行为是对另一个线程行为的响应,而那个线程的行为又是对另一个线程的响应,那么活锁就可能发生。活锁中的线程无法进一步执行,但它们并没有被阻塞,只是太忙于响应对方而无法恢复工作。
活锁示例代码分析
让我们通过一个Java代码示例来理解活锁是如何发生的:
public class CommonResource {
private Worker owner;
public CommonResource(Worker d) {
owner = d;
}
// 省略getter和setter方法
}
public class Worker {
private String name;
private boolean active;
public Worker(String name, boolean active) {
this.name = name;
this.active = active;
}
// 省略getter方法
public synchronized void work(CommonResource commonResource, Worker otherWorker) {
while (active) {
// 等待资源可用
if (commonResource.getOwner() != this) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// 忽略中断
}
continue;
}
// 如果其他工作者也处于活跃状态,让它先工作
if (otherWorker.isActive()) {
System.out.println(getName() + " : 将资源交给工作者 " + otherWorker.getName());
commonResource.setOwner(otherWorker);
continue;
}
// 现在使用commonResource
System.out.println(getName() + " : 正在使用公共资源");
active = false;
commonResource.setOwner(otherWorker);
}
}
}
public class Livelock {
public static void main(String[] args) {
final Worker worker1 = new Worker("Worker 1", true);
final Worker worker2 = new Worker("Worker 2", true);
final CommonResource s = new CommonResource(worker1);
// 启动线程
}
}
输出示例
Worker 1 : 将资源交给工作者 Worker 2
Worker 2 : 将资源交给工作者 Worker 1
Worker 1 : 将资源交给工作者 Worker 2
Worker 2 : 将资源交给工作者 Worker 1
...
避免活锁的策略
避免活锁没有通用的指导方针,但我们需要在改变被其他线程使用的公共对象状态时格外小心。在上面的示例中,可以通过顺序处理公共资源而不是同时在不同线程中处理来解决问题。
示例项目技术栈
- JDK 1.8
- Maven 3.0.4
通过这个示例,我们可以看到活锁是如何在多线程环境中发生的,以及如何通过改变设计来避免它。希望这篇文章能帮助你在实际编程中更好地理解和处理活锁问题。
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