为避免线程饥饿，可以使用公平锁确保资源公平分配，或设置线程优先级。为解决优先级反转，可使用优先级继承，即暂时提高持有资源线程的优先级；或使用锁的提升，即提升需要资源线程的优先级。

C++ 并发编程：避免线程饥饿和优先级反转

并发编程中，线程饥饿和优先级反转是常见的挑战，可能会导致死锁和不确定性。本文将探讨这些问题并提供解决策略，并通过实战案例进行说明。

线程饥饿

当一个线程长期无法获取所需的资源（例如锁、内存）时，便会发生线程饥饿。这可能是由于其他线程优先访问资源造成的。

解决策略：

• 使用公平锁：公平锁确保所有线程公平获取资源，防止单个线程长期持有资源。
• 设置线程优先级：为高优先级线程分配更多执行机会，确保它们不会被低优先级线程阻塞。

优先级反转

当低优先级线程持有高优先级线程所需的资源时，便会发生优先级反转。这可能导致高优先级线程无法执行，从而延迟任务的完成。

解决策略：

• 使用优先级继承：当一个线程持有资源时，会暂时提高它的优先级，以防止低优先级线程抢夺资源。
• 使用锁的提升：当一个线程需要访问由高优先级线程持有的资源时，会暂时提升自己的优先级，以快速获取资源。

实战案例

考虑以下场景：

// Thread 1 (low priority)
void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

// Thread 2 (high priority)
void thread2() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

假设 thread2 以比 thread1 更高的优先级运行。如果 thread1 先获取锁并进入临界区，thread2 可能会被阻塞。当 thread1 释放锁时，thread2 仍可能无法获取锁，因为 thread1 具有较低的优先级，会再次抢占锁。这会导致 thread2 陷入饥饿状态。

为了解决这个问题，可以使用优先级继承：

void set_thread_priority(Thread thread, int priority);

void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section

  // Boost thread priority while holding lock
  set_thread_priority(std::this_thread::get_id(), 2);
  m.unlock();
}

结论

通过理解线程饥饿和优先级反转并应用适当的解决策略，可以显着提高并发代码的性能和可靠性。