多线程中的资源争抢和抢占式执行

在多线程编程中，线程之间的资源争抢和抢占式执行是两个重要的概念。理解这些概念对于编写健壮且高效的多线程程序至关重要。

资源争抢

当多个线程同时访问共享资源时，就会发生资源争抢。共享资源可以是变量、对象、文件或任何其他可被多个线程访问的实体。如果没有适当的同步机制，资源争抢会导致数据损坏、死锁或其他不可预测的行为。

例如，假设我们有两个线程同时更新一个共享变量。如果这两个线程没有适当的同步，那么它们可能会覆盖彼此的更改，导致变量包含错误的数据。

抢占式执行

抢占式执行是一种操作系统调度策略，允许优先级较高的线程抢占优先级较低线程的 CPU 时间片。这确保了高优先级线程可以及时执行，即使低优先级线程已经获得了 CPU 时间片。

抢占式执行对于实时系统至关重要，其中某些任务必须在严格的时间限制内完成。如果没有抢占式执行，高优先级任务可能会被低优先级任务阻塞，导致系统无法按预期运行。

示例

下面的代码演示了在 Java 中的资源争抢和抢占式执行：

public class ResourceContention {
    private static int sharedVariable = 0;

    public static void main(String[] args) {
        // 创建两个线程，同时更新共享变量
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                sharedVariable++;
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                sharedVariable++;
            }
        });

        // 设置 thread2 的优先级更高，以模拟抢占式执行
        thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

        // 启动线程
        thread1.start();
        thread2.start();

        // 等待线程完成
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 打印共享变量的值
        System.out.println(sharedVariable);
    }
}

在上面的示例中，thread1 和 thread2 同时更新共享变量 sharedVariable。如果没有适当的同步，则两个线程可能会覆盖彼此的更改，导致 sharedVariable 包含错误的值。此外，由于 thread2 的优先级较高，它更有可能抢占 thread1 的 CPU 时间片，从而导致 thread2 首先完成其任务。

结论

理解资源争抢和抢占式执行对于编写健壮且高效的多线程程序至关重要。通过实施适当的同步机制和使用抢占式执行，我们可以确保共享资源的安全性并提高多线程应用程序的性能。