ฉันเข้าใจว่า livelock คืออะไร แต่ฉันสงสัยว่าใครมีตัวอย่างโค้ดที่ดี? และโดยใช้รหัสฉันไม่ได้หมายความว่า "คนสองคนพยายามที่จะผ่านกันในทางเดิน" ถ้าฉันอ่านมันอีกครั้งฉันจะทำอาหารเที่ยง
ฉันเข้าใจว่า livelock คืออะไร แต่ฉันสงสัยว่าใครมีตัวอย่างโค้ดที่ดี? และโดยใช้รหัสฉันไม่ได้หมายความว่า "คนสองคนพยายามที่จะผ่านกันในทางเดิน" ถ้าฉันอ่านมันอีกครั้งฉันจะทำอาหารเที่ยง
คำตอบ:
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง Java ที่ง่ายมากของ livelock ที่สามีและภรรยาพยายามกินซุป แต่มีเพียงหนึ่งช้อนเท่านั้นระหว่างพวกเขา คู่สมรสแต่ละคนสุภาพเกินไปและจะผ่านช้อนถ้าคนอื่นยังไม่ได้กิน
public class Livelock {
static class Spoon {
private Diner owner;
public Spoon(Diner d) { owner = d; }
public Diner getOwner() { return owner; }
public synchronized void setOwner(Diner d) { owner = d; }
public synchronized void use() {
System.out.printf("%s has eaten!", owner.name);
}
}
static class Diner {
private String name;
private boolean isHungry;
public Diner(String n) { name = n; isHungry = true; }
public String getName() { return name; }
public boolean isHungry() { return isHungry; }
public void eatWith(Spoon spoon, Diner spouse) {
while (isHungry) {
// Don't have the spoon, so wait patiently for spouse.
if (spoon.owner != this) {
try { Thread.sleep(1); }
catch(InterruptedException e) { continue; }
continue;
}
// If spouse is hungry, insist upon passing the spoon.
if (spouse.isHungry()) {
System.out.printf(
"%s: You eat first my darling %s!%n",
name, spouse.getName());
spoon.setOwner(spouse);
continue;
}
// Spouse wasn't hungry, so finally eat
spoon.use();
isHungry = false;
System.out.printf(
"%s: I am stuffed, my darling %s!%n",
name, spouse.getName());
spoon.setOwner(spouse);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final Diner husband = new Diner("Bob");
final Diner wife = new Diner("Alice");
final Spoon s = new Spoon(husband);
new Thread(new Runnable() {
public void run() { husband.eatWith(s, wife); }
}).start();
new Thread(new Runnable() {
public void run() { wife.eatWith(s, husband); }
}).start();
}
}
getOwner
ต้องทำการซิงโครไนซ์วิธีด้วยใช่ไหม จาก Effective Java "การซิงโครไนซ์จะไม่มีผลยกเว้นว่าทั้งการอ่านและการเขียน "
Thread.join()
มากกว่าThread.sleep()
เพราะเขาต้องการที่จะรอให้คู่สมรสของเขากิน?
getOwner
วิธีการจะต้องตรงกันตั้งแต่แม้ว่าsetOwner
จะตรงนี้ไม่ได้รับประกันด้ายใช้getOwner
(หรือการเข้าถึงสนามowner
โดยตรง) จะเห็นการเปลี่ยนแปลงที่ทำโดยหัวข้ออื่น ๆ setOwner
ที่มีประสิทธิภาพ Vid นี้อธิบายอย่างระมัดระวัง: youtube.com/watch?v=WTVooKLLVT8
synchronized
คำหลักสำหรับsetOwner
วิธีการเนื่องจากการอ่านและการเขียนเป็นการกระทำแบบอะตอมมิกสำหรับตัวแปรอ้างอิง
ความคิดเห็นที่ผิดพลาดตัวอย่างหนึ่งซึ่งเป็นที่ทราบกันดีอยู่ในโค้ดซึ่งพยายามตรวจจับและจัดการสถานการณ์การหยุดชะงัก หากสองเธรดตรวจพบการหยุดชะงักและพยายาม "หลีกเลี่ยง" ซึ่งกันและกันโดยไม่สนใจว่าจะจบลงด้วยการวนซ้ำเสมอ "ก้าวไปข้างหน้า" และไม่เคยจัดการย้ายไปข้างหน้า
โดย "หลีกทาง" ฉันหมายความว่าพวกเขาจะปลดล็อคและพยายามปล่อยให้อีกคนหนึ่งได้มา เราอาจจินตนาการถึงสถานการณ์ที่มีสองเธรดที่ทำสิ่งนี้ (pseudocode):
// thread 1
getLocks12(lock1, lock2)
{
lock1.lock();
while (lock2.locked())
{
// attempt to step aside for the other thread
lock1.unlock();
wait();
lock1.lock();
}
lock2.lock();
}
// thread 2
getLocks21(lock1, lock2)
{
lock2.lock();
while (lock1.locked())
{
// attempt to step aside for the other thread
lock2.unlock();
wait();
lock2.lock();
}
lock1.lock();
}
สภาพการแข่งขันกันสิ่งที่เรามีที่นี่คือสถานการณ์ที่ทั้งสองเธรดถ้าพวกเขาเข้ามาในเวลาเดียวกันจะจบลงด้วยการวิ่งในวงในโดยไม่ต้องดำเนินการต่อ เห็นได้ชัดว่านี่เป็นตัวอย่างที่ง่าย การแก้ไขแบบ naiive จะทำให้การสุ่มในเวลาที่เธรดรอ
การแก้ไขที่เหมาะสมอยู่เสมอเคารพลำดับชั้นล็อค เลือกคำสั่งที่คุณจะได้รับล็อคและทำตามนั้น ตัวอย่างเช่นถ้าทั้งสองเธรดได้รับ lock1 เสมอก่อนล็อก 2 ดังนั้นจึงไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการหยุดชะงัก
เนื่องจากไม่มีคำตอบทำเครื่องหมายว่าเป็นคำตอบที่ยอมรับได้ฉันพยายามสร้างตัวอย่างการล็อคสด
โปรแกรมต้นฉบับถูกเขียนโดยฉันในเดือนเมษายน 2012 เพื่อเรียนรู้แนวคิดที่หลากหลายของการมัลติเธรด ครั้งนี้ฉันได้แก้ไขมันเพื่อสร้างการหยุดชะงักสภาพการแข่งขัน livelock เป็นต้น
ดังนั้นมาทำความเข้าใจคำแถลงปัญหาก่อน
ปัญหาเครื่องทำคุกกี้
: มีบางภาชนะบรรจุส่วนผสมที่มีChocoPowederContainer , WheatPowderContainer CookieMakerต้องใช้ปริมาณของผงจากภาชนะบรรจุส่วนผสมการอบคุกกี้ หากผู้ผลิตคุกกี้พบภาชนะที่ว่างเปล่ามันจะตรวจสอบภาชนะอื่นเพื่อประหยัดเวลา และรอจนกว่าฟิลเลอร์เติมภาชนะที่ต้องการ มีความเป็นฟิลเลอร์ที่ตรวจสอบคอนเทนเนอร์ในช่วงเวลาปกติและเติมปริมาณบางอย่างถ้าต้องการคอนเทนเนอร์
กรุณาตรวจสอบรหัสที่สมบูรณ์เกี่ยวกับGitHub ;
ฉันขออธิบายการใช้งานของคุณโดยย่อ
ลองมาดูในรหัส:
CookieMaker.java
private Integer getMaterial(final Ingredient ingredient) throws Exception{
:
container.lock();
while (!container.getIngredient(quantity)) {
container.empty.await(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
//Thread.sleep(500); //For deadlock
}
container.unlock();
:
}
IngredientContainer.java
public boolean getIngredient(int n) throws Exception {
:
lock();
if (quantityHeld >= n) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
quantityHeld -= n;
unlock();
return true;
}
unlock();
return false;
}
ทุกอย่างทำงานได้ดีจนกระทั่งFillerเติมภาชนะ แต่ถ้าฉันลืมที่จะเริ่มเติมเพราะหรือฟิลเลอร์ไปลาที่ไม่คาดคิดหัวข้อย่อยจะเปลี่ยนสถานะของพวกเขาเพื่อให้ผู้ผลิตรายอื่นไปและตรวจสอบภาชนะ
ฉันยังสร้าง daemon ThreadTracerซึ่งคอยดูสถานะของเธรดและการหยุดชะงัก นี่เป็นเอาต์พุตจากคอนโซล
2016-09-12 21:31:45.065 :: [Maker_0:WAITING, Maker_1:WAITING, Maker_2:WAITING, Maker_3:WAITING, Maker_4:WAITING, Maker_5:WAITING, Maker_6:WAITING, Maker_7:WAITING, pool-7-thread-1:TIMED_WAITING, pool-7-thread-2:TIMED_WAITING, pool-8-thread-1:TIMED_WAITING, pool-8-thread-2:TIMED_WAITING, pool-6-thread-1:TIMED_WAITING, pool-6-thread-2:TIMED_WAITING, pool-5-thread-1:TIMED_WAITING, pool-5-thread-2:TIMED_WAITING, pool-1-thread-1:TIMED_WAITING, pool-3-thread-1:TIMED_WAITING, pool-2-thread-1:TIMED_WAITING, pool-1-thread-2:TIMED_WAITING, pool-4-thread-1:TIMED_WAITING, pool-4-thread-2:RUNNABLE, pool-3-thread-2:TIMED_WAITING, pool-2-thread-2:TIMED_WAITING]
2016-09-12 21:31:45.065 :: [Maker_0:WAITING, Maker_1:WAITING, Maker_2:WAITING, Maker_3:WAITING, Maker_4:WAITING, Maker_5:WAITING, Maker_6:WAITING, Maker_7:WAITING, pool-7-thread-1:TIMED_WAITING, pool-7-thread-2:TIMED_WAITING, pool-8-thread-1:TIMED_WAITING, pool-8-thread-2:TIMED_WAITING, pool-6-thread-1:TIMED_WAITING, pool-6-thread-2:TIMED_WAITING, pool-5-thread-1:TIMED_WAITING, pool-5-thread-2:TIMED_WAITING, pool-1-thread-1:TIMED_WAITING, pool-3-thread-1:TIMED_WAITING, pool-2-thread-1:TIMED_WAITING, pool-1-thread-2:TIMED_WAITING, pool-4-thread-1:TIMED_WAITING, pool-4-thread-2:TIMED_WAITING, pool-3-thread-2:TIMED_WAITING, pool-2-thread-2:TIMED_WAITING]
WheatPowder Container has 0 only.
2016-09-12 21:31:45.082 :: [Maker_0:WAITING, Maker_1:WAITING, Maker_2:WAITING, Maker_3:WAITING, Maker_4:WAITING, Maker_5:WAITING, Maker_6:WAITING, Maker_7:WAITING, pool-7-thread-1:TIMED_WAITING, pool-7-thread-2:TIMED_WAITING, pool-8-thread-1:TIMED_WAITING, pool-8-thread-2:TIMED_WAITING, pool-6-thread-1:TIMED_WAITING, pool-6-thread-2:TIMED_WAITING, pool-5-thread-1:TIMED_WAITING, pool-5-thread-2:TIMED_WAITING, pool-1-thread-1:TIMED_WAITING, pool-3-thread-1:TIMED_WAITING, pool-2-thread-1:TIMED_WAITING, pool-1-thread-2:TIMED_WAITING, pool-4-thread-1:TIMED_WAITING, pool-4-thread-2:TIMED_WAITING, pool-3-thread-2:TIMED_WAITING, pool-2-thread-2:RUNNABLE]
2016-09-12 21:31:45.082 :: [Maker_0:WAITING, Maker_1:WAITING, Maker_2:WAITING, Maker_3:WAITING, Maker_4:WAITING, Maker_5:WAITING, Maker_6:WAITING, Maker_7:WAITING, pool-7-thread-1:TIMED_WAITING, pool-7-thread-2:TIMED_WAITING, pool-8-thread-1:TIMED_WAITING, pool-8-thread-2:TIMED_WAITING, pool-6-thread-1:TIMED_WAITING, pool-6-thread-2:TIMED_WAITING, pool-5-thread-1:TIMED_WAITING, pool-5-thread-2:TIMED_WAITING, pool-1-thread-1:TIMED_WAITING, pool-3-thread-1:TIMED_WAITING, pool-2-thread-1:TIMED_WAITING, pool-1-thread-2:TIMED_WAITING, pool-4-thread-1:TIMED_WAITING, pool-4-thread-2:TIMED_WAITING, pool-3-thread-2:TIMED_WAITING, pool-2-thread-2:TIMED_WAITING]
คุณจะสังเกตเห็นว่าหัวข้อย่อยและการเปลี่ยนสถานะของพวกเขาและรอ
ตัวอย่างของจริง (แม้ว่าไม่มีรหัสที่แน่นอน) คือกระบวนการแข่งขันสองรายการที่ล็อคอยู่ในความพยายามที่จะแก้ไขการหยุดชะงักของเซิร์ฟเวอร์ SQL โดยแต่ละกระบวนการใช้อัลกอริทึมการรอการลองใหม่สำหรับการลองใหม่ ในขณะที่มันโชคดีของเวลาฉันได้เห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นในเครื่องแยกที่มีคุณสมบัติคล้ายกันในการตอบสนองต่อข้อความที่เพิ่มในหัวข้อ EMS (เช่นบันทึกการอัพเดตกราฟวัตถุเดียวมากกว่าหนึ่งครั้ง) และไม่สามารถควบคุมได้ คำสั่งล็อค
ทางออกที่ดีในกรณีนี้คือการมีผู้บริโภคที่แข่งขันกัน (ป้องกันการประมวลผลซ้ำซ้อนในระดับสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยการแบ่งงานบนวัตถุที่ไม่เกี่ยวข้อง)
การแก้ปัญหาที่พึงประสงค์น้อยกว่า (ตกลงสกปรกแฮ็ค) คือการทำลายโชคร้ายเวลา (ชนิดของความแตกต่างของแรงในการประมวลผล) ล่วงหน้าหรือทำลายมันหลังจากการหยุดชะงักโดยใช้อัลกอริทึมที่แตกต่างกันหรือองค์ประกอบบางส่วนของการสุ่ม สิ่งนี้อาจยังมีปัญหาเนื่องจากอาจเป็นไปได้ว่าคำสั่งการล็อกนั้นเป็น "เหนียว" สำหรับแต่ละกระบวนการและใช้เวลาขั้นต่ำที่ไม่ได้คำนึงถึงในการรอการลองใหม่
อีกวิธีหนึ่ง (อย่างน้อยสำหรับ SQL Server) คือการลองระดับการแยกอื่น (เช่นภาพรวม)
ฉันเขียนโค้ดตัวอย่างของ 2 คนที่ผ่านในทางเดิน ทั้งสองเธรดจะหลีกเลี่ยงซึ่งกันและกันทันทีที่พวกเขารู้ทิศทางของพวกเขาเหมือนกัน
public class LiveLock {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object left = new Object();
Object right = new Object();
Pedestrian one = new Pedestrian(left, right, 0); //one's left is one's left
Pedestrian two = new Pedestrian(right, left, 1); //one's left is two's right, so have to swap order
one.setOther(two);
two.setOther(one);
one.start();
two.start();
}
}
class Pedestrian extends Thread {
private Object l;
private Object r;
private Pedestrian other;
private Object current;
Pedestrian (Object left, Object right, int firstDirection) {
l = left;
r = right;
if (firstDirection==0) {
current = l;
}
else {
current = r;
}
}
void setOther(Pedestrian otherP) {
other = otherP;
}
Object getDirection() {
return current;
}
Object getOppositeDirection() {
if (current.equals(l)) {
return r;
}
else {
return l;
}
}
void switchDirection() throws InterruptedException {
Thread.sleep(100);
current = getOppositeDirection();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is stepping aside.");
}
public void run() {
while (getDirection().equals(other.getDirection())) {
try {
switchDirection();
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {}
}
}
}
รหัส Jelbourn รุ่น C #:
using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
namespace LiveLockExample
{
static class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
var husband = new Diner("Bob");
var wife = new Diner("Alice");
var s = new Spoon(husband);
Task.WaitAll(
Task.Run(() => husband.EatWith(s, wife)),
Task.Run(() => wife.EatWith(s, husband))
);
}
public class Spoon
{
public Spoon(Diner diner)
{
Owner = diner;
}
public Diner Owner { get; private set; }
[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
public void SetOwner(Diner d) { Owner = d; }
[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
public void Use()
{
Console.WriteLine("{0} has eaten!", Owner.Name);
}
}
public class Diner
{
public Diner(string n)
{
Name = n;
IsHungry = true;
}
public string Name { get; private set; }
private bool IsHungry { get; set; }
public void EatWith(Spoon spoon, Diner spouse)
{
while (IsHungry)
{
// Don't have the spoon, so wait patiently for spouse.
if (spoon.Owner != this)
{
try
{
Thread.Sleep(1);
}
catch (ThreadInterruptedException e)
{
}
continue;
}
// If spouse is hungry, insist upon passing the spoon.
if (spouse.IsHungry)
{
Console.WriteLine("{0}: You eat first my darling {1}!", Name, spouse.Name);
spoon.SetOwner(spouse);
continue;
}
// Spouse wasn't hungry, so finally eat
spoon.Use();
IsHungry = false;
Console.WriteLine("{0}: I am stuffed, my darling {1}!", Name, spouse.Name);
spoon.SetOwner(spouse);
}
}
}
}
}
ตัวอย่างหนึ่งที่นี่อาจใช้ tryLock ที่ตั้งเวลาเพื่อรับการล็อคมากกว่าหนึ่งครั้งและหากคุณไม่สามารถรับได้ทั้งหมดให้ปิดและลองอีกครั้ง
boolean tryLockAll(Collection<Lock> locks) {
boolean grabbedAllLocks = false;
for(int i=0; i<locks.size(); i++) {
Lock lock = locks.get(i);
if(!lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)) {
grabbedAllLocks = false;
// undo the locks I already took in reverse order
for(int j=i-1; j >= 0; j--) {
lock.unlock();
}
}
}
}
ฉันคิดว่ารหัสดังกล่าวอาจเป็นปัญหาได้เนื่องจากคุณมีเธรดจำนวนมากชนกันและรอรับชุดล็อค แต่ฉันไม่แน่ใจว่านี่เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจสำหรับฉัน
tryLockAll()
กับการล็อกlocks
ตามลำดับเดียวกันจะไม่มี livelock
ไพ ธ อนรหัสของ jelbourn:
import threading
import time
lock = threading.Lock()
class Spoon:
def __init__(self, diner):
self.owner = diner
def setOwner(self, diner):
with lock:
self.owner = diner
def use(self):
with lock:
"{0} has eaten".format(self.owner)
class Diner:
def __init__(self, name):
self.name = name
self.hungry = True
def eatsWith(self, spoon, spouse):
while(self.hungry):
if self != spoon.owner:
time.sleep(1) # blocks thread, not process
continue
if spouse.hungry:
print "{0}: you eat first, {1}".format(self.name, spouse.name)
spoon.setOwner(spouse)
continue
# Spouse was not hungry, eat
spoon.use()
print "{0}: I'm stuffed, {1}".format(self.name, spouse.name)
spoon.setOwner(spouse)
def main():
husband = Diner("Bob")
wife = Diner("Alice")
spoon = Spoon(husband)
t0 = threading.Thread(target=husband.eatsWith, args=(spoon, wife))
t1 = threading.Thread(target=wife.eatsWith, args=(spoon, husband))
t0.start()
t1.start()
t0.join()
t1.join()
if __name__ == "__main__":
main()
ฉันแก้ไขคำตอบของ @jelbourn เมื่อหนึ่งในพวกเขาสังเกตเห็นว่าอีกคนกำลังหิวเขา (เธอ) ควรปล่อยช้อนและรอการแจ้งเตือนอีกครั้งดังนั้นจึงมีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้น
public class LiveLock {
static class Spoon {
Diner owner;
public String getOwnerName() {
return owner.getName();
}
public void setOwner(Diner diner) {
this.owner = diner;
}
public Spoon(Diner diner) {
this.owner = diner;
}
public void use() {
System.out.println(owner.getName() + " use this spoon and finish eat.");
}
}
static class Diner {
public Diner(boolean isHungry, String name) {
this.isHungry = isHungry;
this.name = name;
}
private boolean isHungry;
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void eatWith(Diner spouse, Spoon sharedSpoon) {
try {
synchronized (sharedSpoon) {
while (isHungry) {
while (!sharedSpoon.getOwnerName().equals(name)) {
sharedSpoon.wait();
//System.out.println("sharedSpoon belongs to" + sharedSpoon.getOwnerName())
}
if (spouse.isHungry) {
System.out.println(spouse.getName() + "is hungry,I should give it to him(her).");
sharedSpoon.setOwner(spouse);
sharedSpoon.notifyAll();
} else {
sharedSpoon.use();
sharedSpoon.setOwner(spouse);
isHungry = false;
}
Thread.sleep(500);
}
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(name + " is interrupted.");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final Diner husband = new Diner(true, "husband");
final Diner wife = new Diner(true, "wife");
final Spoon sharedSpoon = new Spoon(wife);
Thread h = new Thread() {
@Override
public void run() {
husband.eatWith(wife, sharedSpoon);
}
};
h.start();
Thread w = new Thread() {
@Override
public void run() {
wife.eatWith(husband, sharedSpoon);
}
};
w.start();
try {
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
h.interrupt();
w.interrupt();
try {
h.join();
w.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
package concurrently.deadlock;
import static java.lang.System.out;
/* This is an example of livelock */
public class Dinner {
public static void main(String[] args) {
Spoon spoon = new Spoon();
Dish dish = new Dish();
new Thread(new Husband(spoon, dish)).start();
new Thread(new Wife(spoon, dish)).start();
}
}
class Spoon {
boolean isLocked;
}
class Dish {
boolean isLocked;
}
class Husband implements Runnable {
Spoon spoon;
Dish dish;
Husband(Spoon spoon, Dish dish) {
this.spoon = spoon;
this.dish = dish;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (spoon) {
spoon.isLocked = true;
out.println("husband get spoon");
try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) {}
if (dish.isLocked == true) {
spoon.isLocked = false; // give away spoon
out.println("husband pass away spoon");
continue;
}
synchronized (dish) {
dish.isLocked = true;
out.println("Husband is eating!");
}
dish.isLocked = false;
}
spoon.isLocked = false;
}
}
}
class Wife implements Runnable {
Spoon spoon;
Dish dish;
Wife(Spoon spoon, Dish dish) {
this.spoon = spoon;
this.dish = dish;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (dish) {
dish.isLocked = true;
out.println("wife get dish");
try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) {}
if (spoon.isLocked == true) {
dish.isLocked = false; // give away dish
out.println("wife pass away dish");
continue;
}
synchronized (spoon) {
spoon.isLocked = true;
out.println("Wife is eating!");
}
spoon.isLocked = false;
}
dish.isLocked = false;
}
}
}