面试题：并发与同步：死锁恢复后对多线程应用性能调优的考量

Question

在一个多线程应用程序中，死锁恢复后，如何针对线程调度、锁机制等方面进行性能调优，以避免死锁再次发生并提升整体性能？请结合具体场景举例说明。

Answer 1

线程调度方面

1. 调整线程优先级：
   • 具体场景：假设一个银行转账的多线程应用，有两个线程，线程A负责从账户A向账户B转账，线程B负责从账户B向账户A转账。如果两个线程优先级相同，可能会同时竞争锁资源导致死锁。
   • 调优方法：可以根据业务需求为线程设置不同优先级，例如对于涉及高价值账户操作的线程设置较高优先级，让其优先获取锁资源进行操作。这样在一定程度上避免低优先级线程长时间占用锁资源，减少死锁发生概率。同时，合理的优先级设置能让重要业务逻辑优先执行，提升整体性能。例如，对于处理VIP客户转账的线程设置较高优先级。
2. 使用公平调度算法：
   • 具体场景：在一个任务队列处理的应用中，多个线程竞争任务队列资源。若采用非公平调度算法，一些线程可能长时间无法获取资源，导致任务积压，当资源获取逻辑复杂时可能引发死锁。
   • 调优方法：采用公平调度算法，如Java中的ReentrantLock可以通过构造函数设置为公平锁。公平锁会按照线程请求的顺序来分配锁，这样能确保每个线程都有机会获取锁，避免某些线程被饿死，进而减少死锁可能性。例如，在打印队列任务处理场景中，使用公平调度算法，能让每个打印任务对应的线程公平获取打印机资源，提升打印任务处理效率。

锁机制方面

1. 减少锁的粒度：
   • 具体场景：在一个电商库存管理系统中，有一个全局锁控制库存更新操作。当多个线程同时要更新不同商品的库存时，由于全局锁的存在，所有线程都要竞争这一把锁，很容易造成死锁。
   • 调优方法：将锁的粒度细化，为每个商品设置单独的锁。这样不同线程更新不同商品库存时，就不会因为竞争同一把锁而导致死锁。比如，有商品A、B、C，线程1更新商品A库存，线程2更新商品B库存，它们可以分别获取商品A和商品B对应的锁，并行执行，提升了系统处理库存更新的性能。
2. 使用超时机制：
   • 具体场景：在分布式系统中，多个节点的线程可能会竞争共享资源的锁。若没有超时机制，一个线程长时间持有锁，其他线程一直等待，可能引发死锁。
   • 调优方法：在获取锁时设置超时时间。例如在Java中使用tryLock(long timeout, TimeUnit unit)方法。若在规定时间内未获取到锁，线程可以放弃等待并执行其他操作，避免无限期等待导致死锁。比如在分布式文件系统中，一个节点的线程尝试获取文件锁进行写操作，设置超时时间为5秒。若5秒内未获取到锁，该线程可以先处理其他读操作，过一段时间再尝试获取锁，提升系统整体的资源利用率和性能。