Java 死锁

使用细粒度锁可提高并行度,但可能导致死锁。死锁是一组竞争资源的线程互相等待而“永久”阻塞的现象。只有互斥、占有且等待、不可抢占、循环等待4个条件都满足时才会出现死锁,可通过破坏后3个条件来预防死锁。

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Java 死锁

使用细粒度锁可以提高并行度,是性能优化的一个重要手段。

的确,使用细粒度锁是有代价的,这个代价就是可能会导致死锁。

图1死锁

死锁:一组互相竞争资源的线程因互相等待,导致“永久”阻塞的现象。

图2死锁

如何预防死锁

解决死锁问题最好的办法还是规避死锁。

如何避免死锁呢?

只有以下4个条件都发生时,才会出现死锁:

  1. 互斥,共享资源A和B只能被一个线程占用。
  2. 占有且等待,线程T1 已经取得共享资源A,在等待共享资源 B的时候,不释放共享资源A。
  3. 不可抢占,其他线程不能强行抢占线程T1占有的资源。
  4. 循环等待,线程T1等待线程T2占有的资源,线程T2等待线程T1占有的资源,就是循环等待。

也就是说只要我们破坏其中一个,就可以成功避免死锁的发生。

互斥这个条件我们没有办法破坏,因为我们用锁为的就是互斥。

其他3个条件都是有办法破坏掉的:

  1. 对于“占用且等待”这个条件,我们可以一次性申请所有的资源,这样就不存在等待了。
  2. 对不“不可抢占”这个条件,占用部分资源的线程进一步申请其他资源时,如果申请不到,可以主动释放它占有的资源,这样不可抢占这个条件就破坏掉了。
  3. 对于“循环等待”这个条件,可以靠按序申请资源来预防。所谓按序申请,是指资源是有线性顺序的,申请的时候可以先申请资源序号小的,再申请资源序号大的,这样线性化后自然就不存在循环了。

1.破坏占用且等待条件

从理论上讲,要破坏这个条件,可以一次性申请所有资源。

在这里插入图片描述

2.破坏不可抢占条件

破坏不可抢占条件看上去很简单,核心是要能够主动释放它占有的资源,这一点 synchronized 是做不到的。java.util.concurrent 这个包下提供的Lock 是可以轻松解决这个问题的。

3.破坏循环等待条件

破坏这个条件,需要对资源进行排序,然后按序申请资源。

总结

利用现实世界的模型来构思解决方案,这样的方案更容易理解,也更能看清问题的本质。

用细粒度来锁定多个资源时,要注意锁死的问题。

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