課程

在本講座中，我們將解析什麼是 Java 中的執行緒互相封鎖（deadlock）、為何會發生，以及其成立所需的四個條件。透過含有 synchronized 的實作範例示範如何重現問題，接著學習預防策略：統一資源取得順序、使用帶逾時的 ReentrantLock.tryLock、縮短臨界區、避免多餘的巢狀鎖。也會介紹如何用 Thread Dump 與 jstack 進行診斷、辨識 BLOCKED/ WAITING 狀態，最後附上檢查清單與常見錯誤。

解析並行異常 Livelock 與 Starvation：它們與 Deadlock 有何不同、在程式碼與日誌中如何呈現。展示 Java 範例：『有禮貌的工人』（活鎖）以及由優先權與不公平鎖導致的飢餓。學習如何偵測問題（日誌、 Thread dump、 VisualVM、 Java Mission Control）並防範：在重試前加入隨機延遲（ Thread.sleep）、採用非阻塞演算法、透過帶有 fairness 旗標的 ReentrantLock（ new ReentrantLock(true)）取得公平鎖、謹慎設計臨界區，並避免濫用 setPriority() 與 synchronized。

在這堂課我們將說明為什麼一般的集合（ ArrayList、 HashMap）在多執行緒環境中是危險的，以及套件 java.util.concurrent 提供了哪些執行緒安全的替代方案： ConcurrentHashMap、 CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentLinkedQueue、基於跳躍表（skip list）的結構與 BlockingQueue。我們也會討論像 merge、 putIfAbsent、 computeIfAbsent 等原子操作，並與 Collections.synchronizedMap 比較，最後給出實務範例與常見錯誤（弱一致性的迭代器、非原子的操作序列等）。

為什麼在多執行緒中 i ++ 不可靠、什麼是原子操作，以及套件 java.util.concurrent.atomic 如何提供這些操作。解析 AtomicInteger 與 AtomicReference、方法 incrementAndGet()、 compareAndSet(...)、內部機制 CAS（Compare-And-Swap），以及何時該選擇 synchronized、何時該選擇 LongAdder。最後是常見錯誤：複雜操作、ABA，以及巢狀物件的執行緒安全。

如何使用 Thread Dump 搭配 jstack、VisualVM 與 IDE 進行擷取與閱讀，辨識執行緒狀態（ RUNNABLE、 BLOCKED、 WAITING）並找出互鎖。還會講解在 Java Mission Control 與 Java Flight Recorder 中的執行緒監控、日誌實務（執行緒名稱、進入/離開 synchronized）、最小化鎖定、使用 CountDownLatch 進行併發測試，以及解析真實的 deadlock 案例。最後 — 常見錯誤與避免方法。