Java多线程饥饿与公平：原因、实例与代码剖析

Java多线程编程中，理解并处理饥饿与公平性问题至关重要。本文首先介绍了何为线程饥饿，它指的是一个线程长时间无法获得CPU执行时间，即使其优先级较高或者有权访问共享资源，也由于其他线程的持续占用而导致无法执行。饥饿的产生主要有以下三个原因： 1. **优先级反转**：高优先级线程过度抢占低优先级线程的CPU资源，即使后者有更高的执行需求。在Java中，线程优先级的设定范围在1到10，但并不保证优先级越高就一定先执行。调整线程优先级需谨慎，避免优先级反转带来的问题。 2. **同步块的公平性**：线程在访问同步代码区域时，如果没有适当的公平策略，低优先级线程可能会无限期地等待高优先级线程释放资源，陷入饥饿状态。Java的synchronized关键字并不能保证公平性，需要通过`java.util.concurrent.locks.Condition`或`java.util.concurrent.Semaphore`等工具来实现。 3. **阻塞与唤醒**：当多个线程处于`wait()`状态时，`notify()`方法并不能保证唤醒哪个线程，这可能导致某个线程永远无法得到执行，形成饥饿。为了确保公平性，可以使用`ReentrantLock`的`tryLock(long timeout, TimeUnit unit)`方法，结合`tryWait()`和`signal()`操作。 文章接下来通过一个示例进一步展示了`ExecutorService`和`ScheduledExecutorService`中的线程饥饿问题，以及如何使用`ThreadPoolExecutor`的`execute()`方法配合公平锁机制（如`CyclicBarrier`或`CountDownLatch`）来避免线程饥饿。 总结来说，Java多线程编程中，要充分理解和应对饥饿问题，才能确保系统的稳定性和性能。通过合理的线程优先级设置、使用公平同步机制以及熟练运用并发工具，开发者可以有效地避免线程饥饿，并实现资源的公平分配。