Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
====== Αδιέξοδο στην χρήση των πόρων και πως να το αποφύγετε ======

Ένα αδιέξοδο στην χρήση των πόρων συμβαίνει όταν δύο νήματα **A**, **B** μπλοκάρονται επιχειρώντας τα κλειδώσουν ταυτόχρονα τα ίδια locks με αντίστροφη σειρά. Ας υποθέσουμε ότι το νήμα **Α** κλειδώνει το **lockA** και περιμένει να κλειδώσει και το **lockB**. Αντίστροφά το νήμα **Β** κλειδώνει το **lockB** και περιμένει να κλειδώσει και το **lockA**. Σε αυτή την περίπτωση, το νήμα **Α** περιμένει την ελευθέρωση του πόρου  από το νήμα **Β** και το νήμα **Β** περιμένει την ελευθέρωση του πόρου από το νήμα **Α**. Αν κανένας πόρος δεν ελευθερώνεται τότε τα νήματα παραμένουν μπλοκαρισμένα. Δείτε το παρακάτω παράδειγμα κώδικα που παρουσιάζει την κατάσταση που περιγράφεται παραπάνω.

<code java TreeNode.java>
import java.util.*;

public class TreeNode {
 
  String name = null;
  TreeNode parent = null;  
  List<TreeNode> children = new ArrayList<>();
  
  public TreeNode(String name) {
    this.name = name;
  }

  public synchronized void addChild(TreeNode child){
    if(!this.children.contains(child)) {
      this.children.add(child);
      System.out.println("Hi! Locked parent and attemping to lock child.");
      child.setParentOnly(this);
      System.out.println("Hi! Locked child as well.");
    }
  }
  
  public synchronized void addChildOnly(TreeNode child){
    if(!this.children.contains(child)){
      this.children.add(child);
    }
  }
  
  public synchronized void setParent(TreeNode parent){
    this.parent = parent;
    System.out.println("Hi! Locked child and attemping to lock parent.");
    parent.addChildOnly(this);
    System.out.println("Hi! Locked parent as well.");
  }

  public synchronized void setParentOnly(TreeNode parent){
    this.parent = parent;
  }
  
  public static void main(String args[]) {
    final TreeNode child = new TreeNode("child");
    final TreeNode parent = new TreeNode("parent");
    Thread a = new Thread(new Runnable() {
      public void run() { child.setParent(parent); }
    }); 
    a.start();
    Thread b = new Thread(new Runnable() {
      public void run() { parent.addChild(child); }
    });
    b.start();    
  }
}
</code>

Στο παραπάνω παράδειγμα το Thread **a** λαμβάνει το lock που αντιστοιχεί στο child και στη συνέχεια επιχειρεί να λάβει το lock του parent. Αντίστροφα, το Thread **b** λαμβάνει το lock που αντιστοιχεί στο αντικείμενο parent και στη συνέχεια επιχειρεί να λάβει το lock του child. Όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα η σειρά κλειδώματος δημιουργεί το πρόβλημα.
<code>
Thread a: child.setParent(parent); //locks child
          --> parent.addChildOnly()
Thread b: parent.addChild(child); //locks parent
          --> child.setParentOnly(parent);
</code>

===== Deadlocks μεταξύ περισσοτέρων νημάτων =====

Εκτός από το παραπάνω απλό παράδειγμα, μπορείτε να έχετε deadlocks όπου εμπλέκονται πολλά διαφορετικά νήματα, όπως παρακάτω
<code>
Thread 1:  locks A, waits for B
Thread 2:  locks B, waits for C
Thread 3:  locks C, waits for D
Thread 4:  locks D, waits for A
</code>

====== Τρόποι αποφυγής Deadlock ======

===== Lock Ordering =====

Ο τρόπος για να αποφεύγετε την ύπαρξη deadlocks στον κώδικα σας είναι να κλειδώνετε πάντα τους πόρους με την ίδια σειρά. Με αυτό τον τρόπο θα αποφύγετε τα προβλήματα που δημιοιυργεί η αντιστροφή στη σειρά κλειδώματος. Στο παρακάτω παράδειγμα, η διατήρηση της σειράς κλειδώματος εγγυάται ότι δεν θα συναντήσετε κάποιο deadlock.
<code>
Thread 1:

  lock A 
  lock B


Thread 2:

   wait for A
   lock C (when A locked)


Thread 3:

   wait for A
   wait for B
   wait for C
</code>

===== Lock Timeouts =====

Ένας άλλος τρόπος για να αποφύγετε καταστάσεις Deadlock είναι τα νήματα να περιμένουν για ένα χρονικό διάστημα προκειμένου να αποκτήσουν όλα τα locks που θέλουν. Αν αποτύχουν μέσα στο συγκεκριμένο χρονικό διάστημα απελευθερώνουν όλα τα locks που έχουν λάβει, περιμένουν για **ένα τυχαίο χρονικό διάστημα** και στην συνέχεια να προσπαθούν να ξανακλειδώσουν τα locks με την ίδια σειρά. Δείτε το παρακάτω παράδειγμα:
<code>
Thread 1 locks A
Thread 2 locks B

Thread 1 attempts to lock B but is blocked
Thread 2 attempts to lock A but is blocked

Thread 1's lock attempt on B times out
Thread 1 backs up and releases A as well
Thread 1 waits randomly (e.g. 257 millis) before retrying.

Thread 2's lock attempt on A times out
Thread 2 backs up and releases B as well
Thread 2 waits randomly (e.g. 43 millis) before retrying.
</code>

Το παραπάνω σενάριο έχει 2 μειονεκτήματα. Αφενός εισάγει καθυστερήσεις καθώς τα νήματα απελευθερώνουν τα locks και περιμένουν πριν επιχειρήσουν να ξανακλειδώσουν, αφετέρου αν υπάρχουν πρϋποθέσεις deadlock αυτές είναι πολύ πιθανό να ξαναεμφανιστούν σε επόμενες προσπάθειες κλειδώματος των ιδίων πόρων.

|Προηγούμενο: [[:java:thread_signalling| Συγχρονισμός νημάτων ]] | [[:toc | Περιεχόμενα ]] | Επόμενο: [[java:starvation_fairness | Παρατεταμένη στέρηση πόρων και μέθοδοι αποφυγής της ]]|