Что такое LiveLock

1️⃣ Как кратко ответить

LiveLock — это ситуация в многопоточных системах, когда два или более потоков постоянно меняют свои состояния в ответ на действия друг друга, но не могут продвинуться к завершению задачи. В отличие от DeadLock, потоки не блокируются, но продолжают выполнять бесполезные операции.

2️⃣ Подробное объяснение темы

LiveLock — это концепция, связанная с многопоточностью и параллельными вычислениями. Она возникает, когда два или более потоков находятся в постоянном изменении своих состояний в ответ на действия друг друга, но не могут достичь конечного состояния или завершить задачу. Это похоже на ситуацию, когда два человека пытаются пройти через узкий коридор, но каждый из них постоянно уступает дорогу другому, и в итоге никто не проходит.

Зачем это нужно

Понимание LiveLock важно для разработки надежных многопоточных приложений. Если не учитывать возможность возникновения LiveLock, приложение может застрять в бесконечном цикле бесполезных операций, что приведет к снижению производительности и неэффективному использованию ресурсов.

Где применяется

LiveLock может возникать в системах, где потоки взаимодействуют друг с другом, например, в системах с распределенной обработкой данных, в сетевых протоколах или в системах управления ресурсами. Разработчики должны быть внимательны к проектированию алгоритмов, чтобы избежать таких ситуаций.

Как это работает

Рассмотрим пример, чтобы лучше понять, как возникает LiveLock:

class Resource {
    private boolean inUse = false;
​
    public synchronized void useResource() {
        while (inUse) {
            // Поток ждет, пока ресурс освободится
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
        inUse = true;
    }
​
    public synchronized void releaseResource() {
        inUse = false;
        notify();
    }
}
​
class Worker extends Thread {
    private final Resource resource1;
    private final Resource resource2;
​
    public Worker(Resource resource1, Resource resource2) {
        this.resource1 = resource1;
        this.resource2 = resource2;
    }
​
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            resource1.useResource();
            // Поток пытается использовать второй ресурс
            if (!resource2.inUse) {
                resource2.useResource();
                // Выполнение полезной работы
                resource2.releaseResource();
            }
            resource1.releaseResource();
            // Поток уступает другому потоку
            Thread.yield();
        }
    }
}
​
public class LiveLockExample {
    public static void main(String[] args) {
        Resource resource1 = new Resource();
        Resource resource2 = new Resource();
​
        Worker worker1 = new Worker(resource1, resource2);
        Worker worker2 = new Worker(resource2, resource1);
​
        worker1.start();
        worker2.start();
    }
}

Объяснение кода:

• Класс Resource:

  • Переменная inUse указывает, используется ли ресурс в данный момент.
  • Метод useResource() блокирует поток, если ресурс уже используется, и ждет его освобождения.
  • Метод releaseResource() освобождает ресурс и уведомляет другие потоки о его доступности.

• Класс Worker:

  • Каждый поток пытается использовать два ресурса.
  • Если второй ресурс недоступен, поток освобождает первый ресурс и уступает управление другому потоку с помощью Thread.yield().
  • Это приводит к ситуации LiveLock, так как оба потока постоянно уступают друг другу, но не могут одновременно захватить оба ресурса.

• Класс LiveLockExample:

  • Создаются два ресурса и два потока, которые пытаются использовать эти ресурсы.
  • Потоки запускаются, и возникает LiveLock, так как они постоянно уступают друг другу, не выполняя полезной работы.

LiveLock можно избежать, изменив логику взаимодействия потоков, например, добавив случайные задержки или изменив порядок захвата ресурсов.