Java并发——三种典型的死锁
在JAVA并发编程中，我们使用锁来确保可变共享变量的安全性。要注意的是，不正确的使用锁很容易导致死锁。本篇文章转载自：JAVA并发-3种典型的死锁
一、死锁产生的条件
一般来说，要出现死锁问题需要满足以下条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个线程使用。
- 请求与保持条件：一个线程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
- 不剥夺条件：线程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
- 循环等待条件：若干线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
在JAVA编程中，有3种典型的死锁类型：
静态的锁顺序死锁，动态的锁顺序死锁，协作对象之间发生的死锁。
二、静态的锁顺序死锁
a和b两个方法都需要获得A锁和B锁。一个线程执行a方法且已经获得了A锁，在等待B锁；另一个线程执行了b方法且已经获得了B锁，在等待A锁。这种状态，就是发生了静态的锁顺序死锁。
//可能发生静态锁顺序死锁的代码
class StaticLockOrderDeadLock{
private final Object lockA=new Object();
private final Object lockB=new Object();
public void a(){
synchronized (lockA) {
synchronized (lockB) {
System.out.println("function a");
}
}
}
public void b(){
synchronized (lockB) {
synchronized (lockA) {
System.out.println("function b");
}
}
}
}
**解决静态的锁顺序死锁的方法就是：所有需要多个锁的线程，都要以相同的顺序来获得锁。 **
//正确的代码
class StaticLockOrderDeadLock{
private final Object lockA=new Object();
private final Object lockB=new Object();
public void a(){
synchronized (lockA) {
synchronized (lockB) {
System.out.println("function a");
}
}
}
public void b(){
synchronized (lockA) {
synchronized (lockB) {
System.out.println("function b");
}
}
}
}
三、动态的锁顺序死锁：
动态的锁顺序死锁是指两个线程调用同一个方法时，传入的参数颠倒造成的死锁。如下代码，一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountA,accountB；另一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountB,accountA。此时就可能发生在静态的锁顺序死锁中存在的问题，即：第一个线程获得了accountA锁并等待accountB锁，第二个线程获得了accountB锁并等待accountA锁。
//可能发生动态锁顺序死锁的代码
class DynamicLockOrderDeadLock{
public void transefMoney(Account fromAccount,Account toAccount,Double amount){
synchronized (fromAccount) {
synchronized (toAccount) {
//...
fromAccount.minus(amount);
toAccount.add(amount);
//...
}
}
}
}
**动态的锁顺序死锁解决方案如下：使用System.identifyHashCode来定义锁的顺序。确保所有的线程都以相同的顺序获得锁 **
//正确的代码
class DynamicLockOrderDeadLock{
private final Object myLock=new Object();
public void transefMoney(final Account fromAccount,final Account toAccount,final Double amount){
class Helper{
public void transfer(){
//...
fromAccount.minus(amount);
toAccount.add(amount);
//...
}
}
int fromHash=System.identityHashCode(fromAccount);
int toHash=System.identityHashCode(toAccount);
if(fromHash<toHash){
synchronized (fromAccount) {
synchronized (toAccount) {
new Helper().transfer();
}
}
}else if(fromHash>toHash){
synchronized (toAccount) {
synchronized (fromAccount) {
new Helper().transfer();
}
}
}else{
synchronized (myLock) {
synchronized (fromAccount) {
synchronized (toAccount) {
new Helper().transfer();
}
}
}
}
}
}
四、协作对象之间发生的死锁：
有时，死锁并不会那么明显，比如两个相互协作的类之间的死锁，比如下面的代码：一个线程调用了Taxi对象的setLocation方法，另一个线程调用了Dispatcher对象的getImage方法。此时可能会发生，第一个线程持有Taxi对象锁并等待Dispatcher对象锁，另一个线程持有Dispatcher对象锁并等待Taxi对象锁。
//可能发生死锁
class Taxi{
private Point location,destination;
private final Dispatcher dispatcher;
public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
this.dispatcher=dispatcher;
}
public synchronized Point getLocation(){
return location;
}
public synchronized void setLocation(Point location){
this.location=location;
if(location.equals(destination))
dispatcher.notifyAvailable(this);//外部调用方法，可能等待Dispatcher对象锁
}
}
class Dispatcher{
private final Set<Taxi> taxis;
private final Set<Taxi> availableTaxis;
public Dispatcher(){
taxis=new HashSet<Taxi>();
availableTaxis=new HashSet<Taxi>();
}
public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi){
availableTaxis.add(taxi);
}
public synchronized Image getImage(){
Image image=new Image();
for(Taxi t:taxis)
image.drawMarker(t.getLocation());//外部调用方法，可能等待Taxi对象锁
return image;
}
}
上面的代码中，我们在持有锁的情况下调用了外部的方法，这是非常危险的（可能发生死锁）。为了避免这种危险的情况发生，我们使用开放调用。如果调用某个外部方法时不需要持有锁，我们称之为开放调用。
**解决协作对象之间发生的死锁：需要使用开放调用，即避免在持有锁的情况下调用外部的方法。 **
//正确的代码
class Taxi{
private Point location,destination;
private final Dispatcher dispatcher;
public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
this.dispatcher=dispatcher;
}
public synchronized Point getLocation(){
return location;
}
public void setLocation(Point location){
boolean flag=false;
synchronized (this) {
this.location=location;
flag=location.equals(destination);
}
if(flag)
dispatcher.notifyAvailable(this);//使用开放调用
}
}
class Dispatcher{
private final Set<Taxi> taxis;
private final Set<Taxi> availableTaxis;
public Dispatcher(){
taxis=new HashSet<Taxi>();
availableTaxis=new HashSet<Taxi>();
}
public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi){
availableTaxis.add(taxi);
}
public Image getImage(){
Set<Taxi> copy;
synchronized (this) {
copy=new HashSet<Taxi>(taxis);
}
Image image=new Image();
for(Taxi t:copy)
image.drawMarker(t.getLocation());//使用开放调用
return image;
}
}
五、总结
综上，是常见的3种死锁的类型。即：静态的锁顺序死锁，动态的锁顺序死锁，协作对象之间的死锁。在写代码时，要确保线程在获取多个锁时采用一致的顺序。同时，要避免在持有锁的情况下调用外部方法。
