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什么是线程死锁?形成条件是什么?如何避免?

来源:网络整理 浏览:312次 时间:2020-12-02
什么是线程死锁

死锁是指两个或两个以上的进程(线程)在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程(线程)称为死锁进程(线程)。

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。

如下图所示,线程 A 持有资源 2,线程 B 持有资源 1,他们同时都想申请对方的资源,所以这两个线程就会互相等待而进入死锁状态。

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线程死锁

下面通过一个例子来说明线程死锁,代码模拟了上图的死锁的情况 (代码来源于《并发编程之美》输出结果

public class DeadLockDemo {    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();    }}

输出结果

Thread[线程 1,5,main]get resource1Thread[线程 2,5,main]get resource2Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2Thread[线程 2,5,main]waiting get resource1

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CPU执行权,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。

形成死锁的四个必要条件是什么

(1)互斥条件:线程(进程)对于所分配到的资源具有排它性,即一个资源只能被一个线程(进程)占用,直到被该线程(进程)释放

(2)请求与保持条件:一个线程(进程)因请求被占用资源而发生阻塞时,对已获得的资源保持不放。

(3)不剥夺条件:线程(进程)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:当发生死锁时,所等待的线程(进程)必定会形成一个环路(类似于死循环),造成永久阻塞


如何避免线程死锁

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。

我们对线程 2 的代码修改成下面这样就不会产生死锁了。

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();

输出结果

Thread[线程 1,5,main]get resource1我们分析一下上面的代码为什么避免了死锁的发生?

我们分析一下上面的代码为什么避免了死锁的发生?

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。


最后

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