Java 并發(fā)編程:并發(fā)中死鎖的形成條件及處理

死鎖是一種無限的互相等待的狀態(tài)狠角,兩個或兩個以上的線程或進(jìn)程構(gòu)成一個互相等待的環(huán)狀。以兩個線程為例嗜暴,線程一持有A鎖同時在等待B鎖精堕,而線程二持有B鎖同時在等待A鎖寓调,這就導(dǎo)致兩個線程互相等待無法往下執(zhí)行。現(xiàn)實生活中一個經(jīng)典的死鎖情形就是四輛汽車通過沒有紅綠燈的十字路口锄码,假如四輛車同時到達(dá)中心的夺英,那么它們將形成一個死鎖狀態(tài)。每輛車擁有自己車道上的使用權(quán)滋捶,但同時也在等另外一輛汽車讓出另外一條道的使用權(quán)

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死鎖的例子

該例子中一共有l(wèi)ock1和lock2兩個鎖痛悯。線程一啟動后先嘗試獲取lock1鎖,成功獲取lock1后再繼續(xù)嘗試獲取lock2鎖重窟。而線程二則是先嘗試獲取lock2鎖载萌,成功獲取lock2鎖后再繼續(xù)嘗試獲取lock1鎖。當(dāng)我們某次啟動程序后可能的輸出情況如下巡扇,也就進(jìn)入了死鎖狀態(tài)扭仁,但并非每次都一定會進(jìn)入死鎖狀態(tài),每個線程睡眠100毫秒是為了增加死鎖的可能厅翔。最終兩個線程處于互相無線等待狀態(tài)乖坠,獲得lock1的線程一在等lock2,而獲得lock2的鎖卻在等lock1刀闷。

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死鎖的處理

由于死鎖的檢測涉及到很多復(fù)雜的場景熊泵,而且它還是運(yùn)行時才會產(chǎn)生的,所以編程語言編譯器一般也不會提供死鎖的檢測功能甸昏,包括Java也不提供死鎖檢測功能顽分。這其實就叫做鴕鳥算法,對于某件事如果我們沒有很好的處理方法施蜜,那么就學(xué)鴕鳥一樣把頭埋入沙中假裝什么都看不見卒蘸。死鎖的場景處理就交給了實際編程的開發(fā)者,開發(fā)者需要自己去避免死鎖的發(fā)生翻默,或者制定某些措施去處理死鎖發(fā)生時的場景缸沃。常見的死鎖處理方式大致分為兩類:一種是事前的預(yù)防措施,包括鎖的順序化冰蘑、資源合并和泌、避免鎖嵌套等等。另一種是事后的處理措施祠肥,包括鎖超時機(jī)制、搶占資源機(jī)制、撤銷線程等等仇箱。下面我們詳細(xì)看看每種措施的情況县恕。

鎖的順序變化

前面說到的死鎖形成的條件中環(huán)形條件,我們可以破壞這個條件來避免死鎖的發(fā)生剂桥。具體就是將鎖的獲取進(jìn)行順序化忠烛,所有線程和進(jìn)程對鎖的獲取都按指定的順序進(jìn)行,比如下圖中P1权逗、P2美尸、P3三個線程它們都先嘗試持有R1鎖,再嘗試持有R2鎖斟薇,最后嘗試持有R3鎖师坎。當(dāng)然也可以看成是要獲取R3鎖就必須先獲取R2鎖,而要獲取R2鎖就必須先獲取R1鎖堪滨。這樣就能破壞環(huán)形條件胯陋,從而避免死鎖。

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資源合并

資源合并的做法就是將多個資源合并當(dāng)成一個資源來看待袱箱,這樣就能將對多個資源的獲取變成只對一個資源的獲取遏乔,從而避免了死鎖的發(fā)生。如下圖发笔,將資源R1盟萨、資源R2和資源R3合并成一個資源R,然后三個線程對其進(jìn)行獲取操作了讨。

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避免鎖嵌套

鎖獲取操作的嵌套行為才可能導(dǎo)致死鎖發(fā)生鸯旁,所以我們可以通過去除鎖嵌套來避免死鎖。每個線程都是使用完某個資源就釋放量蕊,然后才能再獲取另外一個資源铺罢,而且使用完又進(jìn)行釋放,這就是去除鎖嵌套残炮。如下圖中線程P1持有R1鎖后釋放韭赘,然后持有R2鎖后釋放,最后持有R3鎖并釋放势就,其它線程也是類似地操作泉瞻。

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鎖的超時機(jī)制

事后處理的第一種措施是鎖超時機(jī)制,核心就在于對鎖的等待并非永久的而是有超時的苞冯,某個線程對某個鎖的等待如果超過了指定的時間則做超時處理袖牙,直接結(jié)束掉該線程。比如下圖中舅锄,三個線程已經(jīng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)了鞭达,假如線程P1等待R2鎖的時間超過了超時時間,此時P1將結(jié)束并且釋放對R1鎖的占有權(quán)。這時線程P3則能夠獲取到R1鎖畴蹭,于是能夠解除等待坦仍,自此解除了死鎖狀態(tài)。

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總結(jié)

本文主要介紹了死鎖相關(guān)內(nèi)容叨襟,除了介紹死鎖概念外我們還提供了死鎖的例子繁扎,還有死鎖形成的條件,以及死鎖的處理方式糊闽。死鎖的處理主要包括鎖的順序化梳玫、資源合并、避免鎖嵌套等事前預(yù)防措施和超時機(jī)制右犹、搶占資源機(jī)制提澎、撤銷線程機(jī)制等事中的處理措施

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