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什么是死锁?如何解决死锁?

Java 作者:古月木易01 时间:2020-08-11 18:49:11 0 删除 编辑
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。产生死锁的原因,主要包括:
  • 系统资源不足;
  • 程序执行的顺序有问题;
  • 资源分配不当等。
如果系统资源充足,进程的资源请求都能够得到满足,那么死锁出现的可能性就很低;否则, 就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次,程序执行的顺序与速度不同,也可能产生死锁。产生死锁的四个必要条件:
  • 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
  • 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
  • 不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
  • 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件,只要系统发生死锁,这些条件必然成立,而只要上述条件之一不满足,就不会发生死锁。

如何解决死锁?

理解了死锁的原因,尤其是产生死锁的四个必要条件,我们就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以,在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立,如何确定资源的合理分配算法,避免进程永久占据系统资源,这就是避免、预防和解决死锁的最佳实践。此外,也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源。因此,对资源的分配要给予合理的规划。

用下面一段死锁的代码来理解吧

public class DeadLock {
    public static final String LOCK_1 = "lock1";
    public static final String LOCK_2 = "lock2";
    public static void main(String[] args) {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
                        Thread.sleep(1000);
                        synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        Thread threadB = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
                        Thread.sleep(1000);
                        synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}
如上述代码所示,我们启动了两个线程,在每个线程中都要获得DeadLock.LOCK_1和DeadLock.LOCK_2,其中
  • threadA,先获取DeadLock.LOCK_1,再获取DeadLock.LOCK_2
  • threadB,先获取DeadLock.LOCK_2,再获取DeadLock.LOCK_1
这样,当threadA获取到DeadLock.LOCK_1之后,就要去获取DeadLock.LOCK_2,而DeadLock.LOCK_2则是先被threadB获取了,因此threadA就需要等待threadB释放DeadLock.LOCK_2之后才能继续执行;但是threadB在获取到DeadLock.LOCK_2之后,却是在等待threadA释放DeadLock.LOCK_1,因此这就形成了“循环等待条件”,从而形成了死锁。想要解决这个死锁很简单,我们只需要让threadA和threadB获取DeadLock.LOCK_1和DeadLock.LOCK_2的顺序相同即可,例如:
public class DeadLock {
    public static final String LOCK_1 = "lock1";
    public static final String LOCK_2 = "lock2";
    public static void main(String[] args) {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
                        Thread.sleep(1000);
                        synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        Thread threadB = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
                        Thread.sleep(1000);
                        synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}
除此之外,还有一种解决方法,那就是让DeadLock.LOCK_1和DeadLock.LOCK_2的值相同,例如:
    public static final String LOCK_1 = "lock";
    public static final String LOCK_2 = "lock";
这是为什么呢?因为字符串有一个常量池,如果不同的线程持有的锁是具有相同字符的字符串锁时,那么两个锁实际上就是同一个锁。
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