Java并发编程：线程饥饿和死锁问题实例

原创￡神魔★判官ぃ 2024-12-11 10:30 28阅读 0赞

在Java并发编程中，线程饥饿和死锁是常见的问题。下面我会给出这两个问题的具体实例。

1. 线程饥饿（Starvation）

线程饥饿发生在资源有限但分配不均的情况下。例如：

```java
class Resource {
    int count = 10;
}

class StarvingThread implements Runnable {
    private Resource resource;

public StarvingThread(Resource resource) {
        this.resource = resource;
    }

@Override
    public void run() {
        while (resource.count > 0) { // 饮食资源有限
            resource.count--; // 消耗资源
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Resource resource = new Resource();
        Thread starvingThread = new Thread(new StarvingThread(resource)));
        starvingThread.start(); // 开始饥饿进程
    }
}
```

在这个例子中，资源有限（10个单位），但主线程和饥饿线程同时消耗资源。由于资源有限，饥饿线程可能会永远得不到足够的资源，从而出现饿死的情况。

2. 死锁（Lock Deadlock）

死锁发生在一个或多个线程在执行过程中因争夺资源而造成的一种状态，其中每个线程都因等待其他线程释放资源而无法继续执行。

例如，考虑以下两个互相关联的线程：

```java
class BankAccount {
    int balance;
}

class TransactionThread implements Runnable {
    private BankAccount account;

public TransactionThread(BankAccount account) {
        this.account = account;
    }

@Override
    public void run() {
        while (true) { // 无限循环
            if (account.balance >= 10) { // 账户有足够的资金进行交易
                account.balance -= 5; // 交易，减少账户余额
                System.out.println("Transaction completed, new balance: " + account.balance); // 打印交易完成后的账目
            } else {
                System.out.println("Insufficient funds for transaction"); // 错误提示：账户资金不足
                break; // 跳出循环，结束此次交易
            }
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new BankAccount();
        account.balance = 15; // 初始化账户余额为15

Thread transactionThread1 = new Thread(new TransactionThread(account)));
        transactionThread1.start(); // 开始第一笔交易

System.out.println("Transaction thread 1 execution paused for testing..."); // 屏幕提示：暂停执行交易线程1

// 等待一段时间，确保已经足够时间让两笔交易完成
        Thread.sleep(5000); // 暂停5秒

System.out.println("Resuming transaction thread 1 execution..."); // 屏幕提示：恢复执行交易线程1

transactionThread1.join(); // 等待交易线程1结束

System.out.println("Final account balance after two transactions: " + account.balance); // 打印最终账户余额
    }
}
```

在这个例子中，两个线程（`TransactionThread1` 和 `TransactionThread2`）同时试图从一个银行账户中取出资金。每个线程在循环中检查账户余额是否足够进行交易，如果满足，则减少账户余额并打印交易结果。

当两个线程同时尝试获取资源时，可能会发生死锁。例如，在上述代码的某个时刻，如果一个线程正在等待另一个线程释放资源（如账户余额），那么这两个线程就陷入了死锁状态。

要避免这种问题，通常需要在设计并发程序时遵循以下原则：

1. **互斥**：对共享资源进行访问时应确保一次只有一个线程可以访问。

2. **顺序性**：在多线程环境下，如果一个操作在某条特定路径下是原子的，那么这个操作就必须保持其原有的执行顺序。

3. **等待/通知**：当一个线程需要知道另一个线程是否完成了某个任务时，通常会使用Java提供的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现这种同步机制。