死锁的理解

简介: 死锁的理解

一、死锁的概念

死锁(英语:deadlock),又译为死结,计算机科学名词。当两个以上的运算单元,双方都在等待对方停止运行,以获取系统资源,但是没有一方提前退出时,就称为死锁。在多任务操作系统中,操作系统为了协调不同行程,能否获取系统资源时,为了让系统正常运作,必须要解决这个问题。另一种相似的情况称为“活锁”。(wiki)

 

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。(百度百科)

 

二、产生死锁的原因

如果系统中只有一个进程,当然不会产生死锁。如果每个进程仅需求一种系统资源,也不会产生死锁。不过这只是理想状态,在现实中是可遇不可求的。

死锁的四个条件是:

  • 禁止抢占(no preemption):系统资源不能被强制从一个进程中退出。
  • 持有和等待(hold and wait):一个进程可以在等待时持有系统资源。
  • 互斥(mutual exclusion):资源只能同时分配给一个行程,无法多个行程共享。
  • 循环等待(circular waiting):一系列进程互相持有其他进程所需要的资源。

死锁只有在四个条件同时满足时发生,预防死锁必须至少破坏其中一项。

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。

三、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。

 

四、写一段死锁的代码

1. public class DeadLock {
2.     public static final String LOCK_1 = "lock1";
3.     public static final String LOCK_2 = "lock2";
4. 
5.     public static void main(String[] args) {
6.         Thread threadA = new Thread(() -> {
7.             try {
8.                 while (true) {
9. synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
10.                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
11.                         Thread.sleep(1000);
12. synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
13.                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
14.                         }
15.                     }
16.                 }
17.             } catch (Exception e) {
18.                 e.printStackTrace();
19.             }
20.         });
21. 
22.         Thread threadB = new Thread(() -> {
23.             try {
24.                 while (true) {
25. synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
26.                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
27.                         Thread.sleep(1000);
28. synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
29.                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
30.                         }
31.                     }
32.                 }
33.             } catch (Exception e) {
34.                 e.printStackTrace();
35.             }
36.         });
37. 
38.         threadA.start();
39.         threadB.start();
40.     }
41. }

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:

1. public class DeadLock {
2.     public static final String LOCK_1 = "lock1";
3.     public static final String LOCK_2 = "lock2";
4. 
5.     public static void main(String[] args) {
6.         Thread threadA = new Thread(() -> {
7.             try {
8.                 while (true) {
9. synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
10.                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
11.                         Thread.sleep(1000);
12. synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
13.                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
14.                         }
15.                     }
16.                 }
17.             } catch (Exception e) {
18.                 e.printStackTrace();
19.             }
20.         });
21. 
22.         Thread threadB = new Thread(() -> {
23.             try {
24.                 while (true) {
25. synchronized (DeadLock.LOCK_1) {
26.                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock1");
27.                         Thread.sleep(1000);
28. synchronized (DeadLock.LOCK_2) {
29.                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 锁住 lock2");
30.                         }
31.                     }
32.                 }
33.             } catch (Exception e) {
34.                 e.printStackTrace();
35.             }
36.         });
37. 
38.         threadA.start();
39.         threadB.start();
40.     }
41. }

参考链接:

https://guobinhit.blog.csdn.net/article/details/72823906

https://www.wiki-wiki.top/wiki/%E6%AD%BB%E9%94%81

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