死锁是什么?死锁是如何产生的?如何破除死锁?

1. 死锁是什么

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。

2. 死锁的三种典型情况

1. 一个线程, 一把锁, 是不可重入锁, 该线程针对这个锁连续加锁两次, 就会出现死锁.

2. 两个线程, 两把锁, 让两个线程先分别获取到一把锁, 然后再同时尝试获取对方的锁.

   • 假如A和B去吃饺子, A先拿起了酱油碟, B先拿起了醋碟. 此时A说’你先把醋给我, 我用完了就把酱油给你’, B说’你先把酱油给我, 用完了再把醋给你’
   • 如果两个人互不相让, 就产生了死锁.
   • 酱油和醋相当于是两把锁, 这两个人就是两个线程.

3. N个线程M把锁

   • “哲学家就餐问题”

   • 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.

     

   • 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).

     

   • 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.

     

   • 假设同一时刻, 五个哲学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. 由于哲学家们互不相让, 这个时候就形成了 死锁

     

3. 死锁产生的必要条件

死锁产生的四个必要条件：

• 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

• 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。

• 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。一个线程去尝试获取多把锁, 在获取第二八所的过程中, 保持对第一把锁的获取状态.

• 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。

最容易破坏的就是 “循环等待”.

4. 如何解决死锁

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.

还是上述的哲学家就餐问题. 2号人拿起1号筷子, 3号人拿起2号筷子…

到了1号人, 按照编号由小到大顺序来获取锁, 他应该拿起1号筷子, 但是当前1号筷子被占用了, 那么1号人就陷入了阻塞状态

这样5号人就可以拿起4, 5两根筷子, 当他吃完, 4号筷子被释放; 4号人也可以使用3, 4两根筷子, 然后释放…直到2号人释放了1, 2两个筷子, 1号人就能使用1号筷子了.

于是就不会产生循环等待了

两个线程对于加锁的顺序没有约定, 就容易产生环路等待.

Object lock1 = new Object();
Object lock2 = new Object();
Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock1) {
            synchronized (lock2) {
                // do something...
            }
        }
    }
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock2) {
            synchronized (lock1) {
                // do something...
            }
        }
    }
};
t2.start();

约定好先获取 lock1, 再获取 lock2 , 就不会环路等待.

Object lock1 = new Object();
Object lock2 = new Object();
Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock1) {
            synchronized (lock2) {
                // do something...
            }
        }
    }
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock1) {
            synchronized (lock2) {
                // do something...
            }
        }
    }
};
t2.start();