并发编程-0901-死锁

何为死锁?

所谓的死锁,它是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象;如果没有外力作用,系统将永远无法推进下去,此时我们就称系统处于死锁状态或者系统产生了死锁;

死锁发生的必要条件

• 互斥条件

它是指进程对锁分配的资源进行排他性的使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用,如果此时有其它的进程请求资源,那么该进程只能等待,直到占有该资源的进程释放资源;

• 请求和保持条件

指进程至少保持了一个资源A,但又提出了新对资源B的请求,而该资源B又被其它线程占用,此时该请求进程阻塞,但又对自己占有的资源保持不放;

• 不剥夺条件

指的是进程已获得的资源在未使用完之前不能被剥夺,只有在使用完时,自己释放;

• 环路等待条件

发生死锁的时候,一定会有一个进程对资源的使用是一个环形的链

死锁代码示例

@Slf4j
public class DeadLockExample1 implements Runnable{
    public int flag = 1;
    //静态对象是类的所有对象共享的
    private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object();
    
    @Override
    public void run() {
        log.info("flag:{}",flag);
        if (flag == 1){
            synchronized (o1){
                try {
                    Thread.sleep(500);
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o2){
                    log.info("1");
                }
            }
        }
        if (flag == 0){
            synchronized (o2){
                try {
                    Thread.sleep(500);
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o1){
                    log.info("0");
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLockExample1 dead1 = new DeadLockExample1();
        DeadLockExample1 dead2 = new DeadLockExample1();
        d1.flag = 1;
        d2.flag = 0;
        //d1,d2都处于可执行状态,但JVM线程调度限制性哪个线程是不确定的
        //d1的run()有可能在d2的run()之前执行
        new Thread(dead1).start();
        new Thread(dead2).start();
    }
}

简单解读一下
当DeadLockExample1类的对象flag == 1时 (dead1), 先锁定o1,睡眠500毫秒
而dead1在睡眠的时候另一个flag==0的对象(dead2)线程启动,先锁定o2,睡眠500毫秒
此时我们就好理解了.
dead1睡眠接受后需要锁定o2才能继续执行,而此时o2已经被dead2锁定;
dead2睡眠结束后需要锁定o1才能继续执行,而此时o1已经被dead1锁定.
dead1,dead2互相等待,都需要得到对方锁定的资源才能继续执行,从而造成死锁;

如何避免死锁的发生

1 加锁顺序

线程在对资源加锁的时候一定要按照一定的顺序加锁;
代码示例中, 线程dead1 的加锁顺序是 o1 -> o2, 而dead2 的加锁顺序却是 o2 -> o1, 这种加锁方式,极有可能会产生死锁,是有问题的;这时我们就需要通过代码来保证,两个线程对资源o1 和 o2的加锁顺序是一致的;才可以;

2 加锁时限

我们线程在尝试获取所的时候可以加上一定的时限,如果超过了该时限,则放弃对该锁的请求,并释放占有的锁;代码示例中加锁的机制可以换成ReentrantLock,来实现,给定等待时间

3 死锁检测

主要针对不可能实现按序加锁和加锁时间的场景,每当一个线程获得了锁,会记在 专门用来记录线程和锁的数据结构中,并且每当有线程请求锁,也会记录在该结构中,当一个线程请求锁失败的时候,这个线程可以遍历这个数据结构,查看关系图,看是否有死锁发生,并决定这个情况该怎么办.
比如:当检测出死锁的时候,可以释放所持有锁回退,并且等待一段时间后进行请求资源的重试,类似于加锁时限,
但不同于加锁时限,该处是只有死锁发生了才会回退; 但是如果并发线程数特别大,还是会有一部分线程发生死锁, 更进一步解决办法就是,设立线程的优先级(在死锁发生的时候设置随机的线程优先级是最好的),指定其中的线程执行回退, 其它线程像没发生死锁一样,继续等待并继续保持持有的锁;
具体比较难实现.