Java中死鎖產(chǎn)生的原因有哪些?
前言:
死鎖(Dead Lock)指的是兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)算單元(進(jìn)程、線程或協(xié)程),都在等待對(duì)方釋放資源,但沒有一方提起釋放資源,從而造成了一種阻塞的現(xiàn)象就稱為死鎖。
比如線程 1 擁有了鎖 A 的情況下試圖獲取鎖 B,而線程 2 又在擁有了鎖 B 的情況下試圖獲取鎖 A,這樣雙方就進(jìn)入相互阻塞等待的情況,
如下圖所示:
死鎖的代碼實(shí)現(xiàn)如下:
import java.util.concurrent.TimeUnit; public class DeadLockTest { public static void main(String[] args) { Object lockA = new Object(); Object lockB = new Object(); // 創(chuàng)建線程 1 Thread t1 = new Thread(() -> { // 1.占有鎖 A synchronized (lockA) { System.out.println("線程1:獲得鎖A。"); // 休眠 1s(讓線程 2 有時(shí)間先占有鎖 B) try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.獲取線程 2 的鎖 B synchronized (lockB) { System.out.println("線程1:獲得鎖B。"); } } }); t1.start(); // 創(chuàng)建線程 2 Thread t2 = new Thread(() -> { // 1.占有鎖 B synchronized (lockB) { System.out.println("線程2:獲得鎖B。"); // 休眠 1s(保證線程 1 能有充足的時(shí)間得到鎖 A) try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.獲取線程 1 的鎖 A synchronized (lockA) { System.out.println("線程2:獲得鎖A。"); } } }); t2.start(); } }
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示:
從上述結(jié)果可以看出,線程 1 和線程 2 都在等待對(duì)方釋放鎖,這樣就造成了死鎖問(wèn)題。
死鎖產(chǎn)生原因
死鎖的產(chǎn)生需要滿足以下 4 個(gè)條件:
- 互斥條件:指運(yùn)算單元(進(jìn)程、線程或協(xié)程)對(duì)所分配到的資源具有排它性,也就是說(shuō)在一段時(shí)間內(nèi)某個(gè)鎖資源只能被一個(gè)運(yùn)算單元所占用。
- 請(qǐng)求和保持條件:指運(yùn)算單元已經(jīng)保持至少一個(gè)資源,但又提出了新的資源請(qǐng)求,而該資源已被其它運(yùn)算單元占有,此時(shí)請(qǐng)求運(yùn)算單元阻塞,但又對(duì)自己已獲得的其它資源保持不放。
- 不可剝奪條件:指運(yùn)算單元已獲得的資源,在未使用完之前,不能被剝奪。
- 環(huán)路等待條件:指在發(fā)生死鎖時(shí),必然存在運(yùn)算單元和資源的環(huán)形鏈,即運(yùn)算單元正在等待另一個(gè)運(yùn)算單元占用的資源,而對(duì)方又在等待自己占用的資源,從而造成環(huán)路等待的情況。
只有以上 4 個(gè)條件同時(shí)滿足,才會(huì)造成死鎖。
解決死鎖
死鎖產(chǎn)生要滿足以上 4 個(gè)必要條件,那么我們只需要改變其中的 1 個(gè)或多個(gè)條件就可以解決死鎖的問(wèn)題了,比如我們可以通過(guò)修改獲取鎖的順序來(lái)改變環(huán)路等待條件。
在未修改獲取鎖的順序前,程序的執(zhí)行流程是這樣的:
其中 ① 表示先執(zhí)行,② 表示后執(zhí)行。 而改變鎖的獲取順序之后的執(zhí)行流程是這樣的:
此時(shí)線程 1 和線程 2 獲取鎖的順序是一致的,都是先獲取鎖 A,再獲取鎖 B,此時(shí)它們的執(zhí)行流程如下:
- 線程 1 先獲取到鎖 A;
- 線程 1 獲取到鎖 B;
- 線程 1 釋放了鎖 B;
- 線程 1 釋放了鎖 A;
- 線程 2 獲取到了鎖 A;
- 線程 2 獲取到了鎖 B;
- 線程 2 釋放了鎖 B;
- 線程 2 釋放了鎖 A。
對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)代碼如下:
import java.util.concurrent.TimeUnit; class DeadLockTest { public static void main(String[] args) { Object lockA = new Object(); Object lockB = new Object(); // 創(chuàng)建線程 1 Thread t1 = new Thread(() -> { // 1.獲取鎖 A synchronized (lockA) { System.out.println("線程1:獲得鎖A。"); // 休眠 1s try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.獲取鎖 B synchronized (lockB) { System.out.println("線程1:獲得鎖B。"); System.out.println("線程1:釋放鎖B。"); } System.out.println("線程1:釋放鎖A。"); } }); t1.start(); // 創(chuàng)建線程 2 Thread t2 = new Thread(() -> { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 1.獲取鎖 A synchronized (lockA) { System.out.println("線程2:獲得鎖A。"); // 2.獲取鎖 synchronized (lockB) { System.out.println("線程2:獲得鎖B。"); System.out.println("線程2:釋放鎖B。"); } System.out.println("線程2:釋放鎖A。"); } }); t2.start(); } }
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示:
總結(jié)
死鎖(Dead Lock)指的是兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)算單元(進(jìn)程、線程或協(xié)程),都在等待對(duì)方釋放資源,但沒有一方提前釋放資源,從而造成了一種阻塞的現(xiàn)象就稱為死鎖。產(chǎn)生死鎖需要同時(shí)滿足 4 個(gè)條件:互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不可剝奪條件、環(huán)路等待條件,因此我們只需要破壞其中 1 個(gè)或多個(gè)條件就可以解決死鎖的問(wèn)題了。
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