Java函數的並發和多執行緒如何避免死鎖？

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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