【并发编程】死锁
什么是死锁?
通俗的说,死锁就是两个或者多个线程,相互占用对方需要的资源,而都不进行释放,导致彼此之间都相互等待对方释放资源,产生了无限制等待的现象。死锁一旦发生,如果没有外力介入,这种等待将永远存在,从而对程序产生严重影响。
用来描述死锁的问题最有名的场景就是“哲学家就餐问题”。哲学家就餐问题可以这样表述:假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁,做以下两件事之一:吃饭或者思考。吃东西的时候他们就停止思考,思考的时候也停止吃东西。餐桌中间有一大碗意大利面,每两个哲学家之间有一只餐叉。因为只用一只餐叉很难吃到意大利面,所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西。他们只能使用自己左右手边的那两只餐。哲学家从来不交谈,这就跟危险,可能产生死锁,每个哲学家都拿着左手的餐叉永远等右边的餐叉(或者相反)….
死锁产生的4个必要条件
互斥条件:进程对锁分配的资源进行排他性使用
请求和保持条件:线程已经保持了一个资源,但是又提出了其他请求,而该资源已被其他线程占用
不剥夺条件:在使用时不能被剥夺,只能自己用完释放
环路等待条件:资源调用是一个环形的链
死锁示例
@Slf4j
public class DeadLock implements Runnable {
public int flag = 1;
//静态对象是类的所有对象共享的
private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object();
@Override
public void run() {
log.info("flag:{}", flag);
if (flag == 1) {
synchronized (o1) {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o2) {
log.info("1");
}
}
}
if (flag == 0) {
synchronized (o2) {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o1) {
log.info("0");
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
DeadLock td1 = new DeadLock();
DeadLock td2 = new DeadLock();
td1.flag = 1;
td2.flag = 0;
//td1,td2都处于可执行状态,但JVM线程调度先执行哪个线程是不确定的。
//td2的run()可能在td1的run()之前运行
new Thread(td1).start();
new Thread(td2).start();
}
}
上述代码出现死锁原因:
当DeadLock类的对象flag1时(td1),先锁定o1,睡眠500毫秒
而td1在睡眠的时候另一个flag0的对象(td2)线程启动,先锁定o2,睡眠500毫秒
td1睡眠结束后需要锁定o2才能继续执行,而此时o2已被td2锁定;
td2睡眠结束后需要锁定o1才能继续执行,而此时o1已被td1锁定;
td1、td2相互等待,都需要得到对方锁定的资源才能继续执行,从而死锁。
确认死锁
在真实的环境中,我们发现程序无法执行,并且CPU占用为0,这样就有理由怀疑产生了死锁,但是光怀疑是不行的,我们需要一个实际的验证方法。接下来我们使用jdk提供的工具来检测是否真正发生了死锁。
运行上述的代码,并在windows系统中使用cmd进入控制台,输入以下命令:
jps
可见控制台输出:我们上边运行的类的类名以及对应的进程ID
接下来使用命令获取进程对应线程的堆栈信息:
jstack 9284
分析堆栈信息(提取有用的部分)
两个线程都进行了加锁操作(如上图)
系统发现了一个Java-level的线程死锁。确认无疑是发生了死锁现象。
避免死锁
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注意加锁顺序(这个很好理解,就像上边的例子)。
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加锁时限(超过时限放弃加锁) 。
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实现方式–使用重入锁。关于重入锁可以见:【并发编程】【JDK源码】J.U.C--AQS 及其同步组件(2/2)
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死锁检测(较难,就像分析上边的线程情况)。