并发编程(一)死锁

并发编程(一)死锁

什么是死锁

多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞,因此程序不可能正常终止。

死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局(互相等待),若无外力作用,这些进程都将无法向前推进。

演示死锁

    private static Object resource1 = new Object();//资源 1
   private static Object resource2 = new Object();//资源 2

   public static void main(String[] args) {
       new Thread(() -> {
           synchronized (resource1) {
               System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
               try {
                   Thread.sleep(1000);
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
               System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
               synchronized (resource2) {
                   System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
               }
           }
       }, "线程 1").start();
       new Thread(() -> {
           synchronized (resource2) {
               System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
               try {
                   Thread.sleep(1000);
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
               System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1");
               synchronized (resource1) {
                   System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
               }
           }
       }, "线程 2").start();
   
       // 运行结果
       // Thread[线程 1,5,main]get resource1
       // Thread[线程 2,5,main]get resource2
       // Thread[线程 2,5,main]waiting get resource1
       // Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
     
   }

分析:线程 A 通过 synchronized (resource1) 获得 resource1 的监视器锁,然后通过Thread.sleep(1000);让线程 A 休眠 1s 为的是让线程 B 得到执行然后获取到 resource2 的监视器锁。线程 A 和线程 B 休眠结束了都开始企图请求获取对方的资源,然后这两个线程就会陷入互相等待的状态,这也就产生了死锁。上面的例子符合产生死锁的四个必要条件。

产生死锁必须具备以下四个条件:

1.互斥条件:该资源任意一个时刻只由一个线程占用。

2.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。

3.不剥夺条件:线程已获得的资源在末使用完之前不能被其他线程强行剥夺,只有自己使用完毕后才释放资源。

4.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。

如何避免?

我们只要破坏产生死锁的四个条件中的其中一个就可以了。

破坏互斥条件

这个条件我们没有办法破坏,因为我们用锁本来就是想让他们互斥的(临界资源需要互斥访问)。

破坏请求与保持条件

一次性申请所有的资源。

破坏不剥夺条件

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。

破坏循环等待条件

靠按序申请资源来预防。按某一顺序申请资源,释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。

对线程二做出如下的修改:

new Thread(() -> {
   synchronized (resource1) {
       System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
       try {
           Thread.sleep(1000);
       } catch (InterruptedException e) {
           e.printStackTrace();
       }
       System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
       synchronized (resource2) {
           System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
       }
   }
}, "线程 2").start();

// 输出
// Thread[线程 1,5,main]get resource1
// Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
// Thread[线程 1,5,main]get resource2
// Thread[线程 2,5,main]get resource1
// Thread[线程 2,5,main]waiting get resource2
// Thread[线程 2,5,main]get resource2

分析为什么上面的代码避免了死锁?

线程 1 首先获得到 resource1 的监视器锁,这时候线程 2 就获取不到了。然后线程 1 再去获取 resource2 的监视器锁,可以获取到。然后线程 1 释放了对 resource1、resource2 的监视器锁的占用,线程 2 获取到就可以执行了。这样就破坏了破坏循环等待条件,因此避免了死锁。

发表评论