(8)死锁

什么是死锁

多个线程同时竞争系统资源而产生相互等待的现象.例如在某一个计算中,有一个输入设备和一个打印设备.线程T1占用了输入设备,同时又去获取打印设备控制权.但是另一个线程T2占有打印设备,同时又去获取输入设备.那么T1和T2相互等待获取对方已占有的资源,那么将会无限的等待下去,就进入了死锁状态.

死锁的四个必要条件

• 互斥条件:一个资源只能被一个线程使用.在一段时间内,资源已被占有.如果此时有请求获取该资源,则该请求只能等待.
• 请求与保持条件:线程已保持了至少一个资源,但又从新提出获取新的资源请求,而该资源已被其他线程占有.此时该请求将被阻塞等待,对于已获得的资源保持不放.
• 不可剥夺条件:线程获得资源在未使用完成之前,不能被其他线程强行剥夺,只能该线程自己放弃.
• 循环等待条件:若干线程形成首尾相接循环等待资源的关系.

这四个条件是形成死锁的必要条件,只要死锁发生,这些条件一定成立,只要其中之一不满足,就不会发生死锁.

死锁示例

public class App1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lockA = new ReentrantLock();
        Lock lockB = new ReentrantLock();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                lockA.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":获取到lockA");
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":获取到lockB");
                    lockB.lock();
                }finally {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":释放到lockB");
                    lockB.unlock();
                }
            }finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":释放到lockA");
                lockA.unlock();
            }
        }, "t1");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                lockB.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":获取到lockB");
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":获取到lockA");
                    lockA.lock();
                }finally {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":释放到lockA");
                    lockA.unlock();
                }
            }finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":释放到lockB");
                lockB.unlock();
            }
        }, "t2");

        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("执行完成");

    }
}

上面代码有两个线程t1和t2,分别以不同的顺序获取锁A和B.运行代码,有时候能正常执行完成,有时候则会一直卡主,不会正常执行完.如何检测是不是发生了死锁呢?可以通过jstack查看线程执行状况,确认是不是真的发生死锁.执行步骤如下:

1. 执行jps获取当前进程pid
2. 执行jstack -l pid(进程ID)查看

jstack获取的信息.jpg

通过红框内的信息可以知道,存在一个死锁.t1在等待t2所持有的锁,而t2在等待t1锁持有的锁.这样两个线程分别等待对方释放所占有的锁,导致互相等待,最终进入死锁状态.

死锁解决方案

1. 打破互斥条件.即允许进程同时访问某些资源,这种方法受制与使用场景,不太容易实现.有很多时候我们甚至还要保证互斥条件.
2. 打破请求与保持.简单点讲就是当一个线程申请获取某些资源时,在申请失败之后,必须放弃手中已有的资源,然后重新从头开始申请.这个也很少有使用场景.
3. 线程在运行前获取所有需要的资源.如果没有获取到,则不进入准备执行阶段.这个比较好理解,但是缺点是可能导致资源使用率较低,同时系统并发能力也不太理想.
4. 避免出现资源申请环路.给系统资源编号排序,使用是按照资源编号按序获取.