【JavaEE初阶】 死锁详解

文章目录

  • 死锁的概念
  • 死锁的三个典型情况
    • 一个线程一把锁
    • 两个线程两把锁
    • n个线程m把锁(哲学家就餐问题)
  • 如何破除死锁
    • 破坏循环等待

本文重点:

  • 死锁咋回事

  • 死锁的三个典型情况

  • 死锁的四个必要条件

  • 如何破除死锁

死锁的概念

死锁是这样一种情形: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。此时就发生了死锁

死锁的三个典型情况

一个线程一把锁

一个线程一把锁,但是都是不可重入锁。该线程争对这个锁连续加锁就会陷入死锁

【JavaEE初阶】 死锁详解_第1张图片

什么叫不可重入锁呢?为什么不可重入锁会造成死锁呢?

一个线程没有释放锁, 然后又尝试再次加锁

  • 按照之前对于锁的设定, 第二次加锁的时候, 就会阻塞等待.

  • 直到第一次的锁被释放, 才能获取到第二个锁.

  • 但是释放第一个锁也是由该线程来完成, 结果这个线程已经躺平了, 啥都不想干了, 也就无法进行解锁操作.

  • 这时候就会死锁

举个例子:

一个滑稽老铁去上厕所,反锁厕所们后,然后不小心一个闪现出来了,还失忆了,这时候厕所没人,但是处于锁的状态,后面等待的人无法进入
【JavaEE初阶】 死锁详解_第2张图片
这样的锁称为不可重入锁

值得注意的是:Java 中的synchronized是可重入锁, 因此没有上面锁死的问题

两个线程两把锁

两个线程两把锁,把这两个线程先分别获取一把锁,然后再同时尝试获取对方的锁。
【JavaEE初阶】 死锁详解_第3张图片
举个例子:

阿强和阿珍一起去饺子馆吃饺子.
阿强点了一份汤,阿珍点了一份饺子
这时候他们都想尝尝对方的东西,这时候就有
阿强说:你先给我吃饺子,我再给你喝汤
阿珍说:你先给我和汤,我再给你吃饺子
如果这俩人彼此之间互不相让, 就构成了死锁.
饺子和汤相当于是两把锁, 这两个人就是两个线程

【JavaEE初阶】 死锁详解_第4张图片
这时候阿珍和阿强就会发生僵持,发生死锁

接下来我我们写个程序来模拟一下

代码如下:

public class EatLock {
    public static void main(String[] args) {
        Object soup = new Object();
        Object dumplings = new Object();

        Thread thread1 = new Thread(()->{
           synchronized (soup) {
               //等待是为了让另一个线程有时间给第一层加锁
               try {
                   Thread.sleep(3000);

               } catch (InterruptedException e) {
                   throw new RuntimeException(e);
               }
               synchronized (dumplings) {
                   System.out.println("阿珍喝到了汤,也吃到了饺子");
               }
           }
        },"阿珍");
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(()->{
            synchronized (dumplings) {
                //等待是为了让另一个线程有时间给第一层加锁
                try {
                    Thread.sleep(1000);

                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (soup) {
                        System.out.println("阿强吃到了饺子,也喝到了汤");
                }
            }
        },"阿强");
        thread2.start();
    }
}

代码结果就是堵塞,这里就不展示了

这里我们通过jconsole命令来进行查看一下各个线程的状态,不会使用的读者可以到博主写的《【JavaEE初阶】线程的概念与创建》里面学习详细的查看方法,这里就不做过多赘述了

【JavaEE初阶】 死锁详解_第5张图片
【JavaEE初阶】 死锁详解_第6张图片
这里我们可以看到阿强与阿珍都处于等待状态

n个线程m把锁(哲学家就餐问题)

问题是这样的:

  • 有个桌子, 围着一圈 哲 学 家, 桌子中间放着一盘意大利面. 每个哲学家两两之间, 放着一根筷子
    【JavaEE初阶】 死锁详解_第7张图片
  • 每个 哲 学 家 只做两件事: 思考人生 或者 吃面条. 思考人生的时候就会放下筷子. 吃面条就会拿起左
    右两边的筷子(先拿起左边, 再拿起右边)
    【JavaEE初阶】 死锁详解_第8张图片
  • 如果 哲 学 家 发现筷子拿不起来了(被别人占用了), 就会阻塞等待.

【JavaEE初阶】 死锁详解_第9张图片

  • [关键点在这] 假设同一时刻, 五个 哲 ♂ 家 同时拿起左手边的筷子, 然后再尝试拿右手的筷子, 就会发现右手的筷子都被占用了. 由于 哲 ♂ 家 们互不相让, 这个时候就形成了 死锁

【JavaEE初阶】 死锁详解_第10张图片
死锁是一种严重的 BUG!! 导致一个程序的线程 “卡死”, 无法正常工作

如何破除死锁

想要破除死锁,首先的弄懂java死锁的四个必要条件

java 死锁产生的四个必要条件:

  1. 互斥使用,即当资源被一个线程使用(占有)时,别的线程不能使用

  2. 不可抢占,资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源,资源只能由资源占有者主动释放。

  3. 请求和保持,即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。

  4. 循环等待,即存在一个等待队列:P1占有P2的资源,P2占有P3的资源,P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

当上述四个条件都成立的时候,便形成死锁。当然,死锁的情况下如果打破上述任何一个条件,便可让死锁消失。

由于前三个条件是操作系统的特性,所以我们无法改变,我们能做其中最容易破坏的就是 “循环等待”.

破坏循环等待

最常用的一种死锁阻止技术就是锁排序. 假设有 N 个线程尝试获取 M 把锁, 就可以针对 M 把锁进行编号
(1, 2, 3…M).

N 个线程尝试获取锁的时候, 都按照固定的按编号由小到大顺序来获取锁. 这样就可以避免环路等待.

比如我们上述阿强与阿珍吃饭的例子

就是因为两个线程对于加锁的顺序没有约定, 就容易产生环路等待

解决方法:

我们预定好先给阿珍喝汤,再给阿强吃饺子,这样就不会产生死锁了,修改代码如下:

public class EatLock {
    public static void main(String[] args) {
        Object soup = new Object();
        Object dumplings = new Object();

        Thread thread1 = new Thread(()->{
           synchronized (soup) {
               //等待是为了让另一个线程有时间给第一层加锁
               try {
                   Thread.sleep(3000);

               } catch (InterruptedException e) {
                   throw new RuntimeException(e);
               }
               synchronized (dumplings) {
                   System.out.println("阿珍喝到了汤,也吃到了饺子");
               }
           }
        },"阿珍");
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(()->{
            synchronized (soup) {
                //等待是为了让另一个线程有时间给第一层加锁
                try {
                    Thread.sleep(1000);

                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (dumplings) {
                        System.out.println("阿强吃到了饺子,也喝到了汤");
                }
            }
        },"阿强");
        thread2.start();
    }
}

运行结果如下:
【JavaEE初阶】 死锁详解_第11张图片
哲学家问题也同理,这里就不做过多赘述了

⭕总结
关于《【JavaEE初阶】 死锁》就讲解到这儿,感谢大家的支持,欢迎各位留言交流以及批评指正,如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注,点赞,收藏支持一下!

你可能感兴趣的:(JavaEE初阶,java-ee,java,开发语言,死锁,计算机操作系统)