Лекції

У цій лекції розберемося, що таке взаємне блокування потоків (deadlock) у Java, чому воно відбувається та які чотири умови для цього потрібні. На практичному прикладі з synchronized показуємо відтворення проблеми, далі вивчаємо стратегії профілактики: єдиний порядок захоплення ресурсів, використання ReentrantLock.tryLock із тайм-аутом, скорочення критичних секцій та відмова від зайвих вкладених блокувань. Покажемо діагностику за допомогою Thread Dump і jstack, як розпізнати стани BLOCKED/ WAITING і завершимо чеклістом та типовими помилками.

Розбираємо конкурентні аномалії Livelock і Starvation: чим вони відрізняються від Deadlock, як виглядають у коді та в логах. Показано приклади на Java: «ввічливі працівники» (оживлене блокування) і голодування за пріоритетами та через несправедливі блокування. Навчаємося виявляти проблему (логування, Thread dump, VisualVM, Java Mission Control) і запобігати їй: випадкові затримки перед повторною спробою ( Thread.sleep), неблокувальні алгоритми, справедливі блокування через ReentrantLock із прапорцем fairness ( new ReentrantLock(true)), акуратні критичні секції та відмова від зловживання setPriority() і synchronized.

У цій лекції розберемо, чому звичайні колекції ( ArrayList, HashMap) небезпечні у багатопоточному середовищі, і які потокобезпечні альтернативи пропонує пакет java.util.concurrent: ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, ConcurrentLinkedQueue, структури на основі skip-list і BlockingQueue. Обговоримо атомарні операції на кшталт merge, putIfAbsent, computeIfAbsent, порівняємо з Collections.synchronizedMap, розглянемо практичні приклади та типові помилки (слабкоконсистентні ітератори, неатомарні послідовності операцій тощо).

Чому інкремент i ++ не працює в багатопоточності, що таке атомарні операції і як їх забезпечує пакет java.util.concurrent.atomic. Розглядаємо AtomicInteger і AtomicReference, методи incrementAndGet(), compareAndSet(...), внутрішній механізм CAS (Compare-And-Swap), а також коли краще обрати synchronized і коли — LongAdder. Наприкінці — типові помилки: складні операції, ABA і потокобезпечність вкладених об’єктів.

Як знімати й читати Thread Dump за допомогою jstack, VisualVM та IDE, розпізнавати стани потоків ( RUNNABLE, BLOCKED, WAITING) та виявляти взаємні блокування. Розберемо моніторинг потоків у Java Mission Control та Java Flight Recorder, практики логування (імена потоків, вхід/вихід із synchronized), мінімізацію блокувань, тестування конкурентності з CountDownLatch та розбір реального кейсу deadlock. У фіналі — типові помилки та як їх уникнути.