优先级倒置是软件工程中的一种反模式,指一个高优先级任务受到低优先级任务的阻塞,导致高优先级任务无法完成的情况。
优先级倒置通常发生在多任务操作系统中,所有任务共享系统资源,例如处理器时间、内存及I/O设备。当低优先级任务占用了资源,未及时释放,导致高优先级任务无法获得资源,从而使整个系统变得缓慢或者失灵。
优先级倒置的主要原因在于任务之间资源的竞争,通常是由于系统设计不合理或者任务调度算法不当引起。
一种触发优先级倒置的特殊情况是锁竞争。当一个低优先级任务占用了一个锁,一个高优先级任务需要该锁才能继续执行,但无法获得锁的时候,就会产生优先级倒置。
优先级倒置的严重后果是系统效率低下、资源浪费,以及系统响应变慢或者崩溃。
在操作系统中,优先级倒置可能导致任务被挂起,也可能导致系统死锁。
避免优先级倒置有多种方法,常用的有以下几种:
1)一个低优先级任务进入临界区之前,把所有高优先级任务挂起,高优先级任务恢复后再启动低优先级任务。
2)优化任务调度算法,减少任务等待时间。
3)使用实时操作系统(RTOS),RTOS中任务的优先级具有明确的层级关系,并提供了相应的系统调用,可以更好地管理任务之间的优先级关系。
4)使用锁的时候,尽量减小锁的粒度,避免锁竞争。