用Java信号量 解决死锁

死锁在多线程的情况下，在竞争竞态条件与临界区（http://cuisuqiang.iteye.com/blog/2020152）出现时，会出现数据不同步情况， 而为了避免这种情况，之前也说了：界区实现方法有两种，一种是用synchronized，一种是用Lock显式锁实现。

而如果不恰当的使用了锁，且出现同时要锁多个对象时，会出现死锁情况，如下：

package lockTest;
import java.util.Date;
/**
 * 崔素强
 * @author [email protected]
 */
public class LockTest {
    public static String obj1 = "obj1";
    public static String obj2 = "obj2";
    public static void main(String[] args) {
        LockA la = new LockA();
        new Thread(la).start();
        LockB lb = new LockB();
        new Thread(lb).start();
    }
}
class LockA implements Runnable{
    public void run() {
        try {
            System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
            while(true){
                synchronized (LockTest.obj1) {
                    System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
                    Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会
                    synchronized (LockTest.obj2) {
                        System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                        Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class LockB implements Runnable{
    public void run() {
        try {
            System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
            while(true){
                synchronized (LockTest.obj2) {
                    System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
                    Thread.sleep(3000); // 此处等待是给A能锁住机会
                    synchronized (LockTest.obj1) {
                        System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                        Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

看打印：

Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockA 开始执行
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockB 开始执行
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockB 锁住 obj2

 

A锁住了B需要的，B锁住了A需要的，此时死锁产生。

 

为了解决这个问题，我们不使用显示的去锁，我们用信号量（http://cuisuqiang.iteye.com/blog/2020146）去控制。

信号量可以控制资源能被多少线程访问，这里我们指定只能被一个线程访问，就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间，我们可以根据这个超时时间，去做一个额外处理。

对于无法成功获取的情况，一般就是重复尝试，或指定尝试的次数，也可以马上退出。

来看下如下代码：

package lockTest;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 崔素强
 * @author [email protected]
 */
public class UnLockTest {
    public static String obj1 = "obj1";
    public static final Semaphore a1 = new Semaphore(1);
    public static String obj2 = "obj2";
    public static final Semaphore a2 = new Semaphore(1);

    public static void main(String[] args) {
        LockAa la = new LockAa();
        new Thread(la).start();
        LockBb lb = new LockBb();
        new Thread(lb).start();
    }
}
class LockAa implements Runnable {
    public void run() {
        try {
            System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
            while (true) {
                if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                    System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
                    if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                        System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                        Thread.sleep(60 * 1000); // do something
                    }else{
                        System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj2 失败");
                    }
                }else{
                    System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj1 失败");
                }
                UnLockTest.a1.release(); // 释放
                UnLockTest.a2.release();
                Thread.sleep(1000); // 马上进行尝试，现实情况下do something是不确定的
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class LockBb implements Runnable {
    public void run() {
        try {
            System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
            while (true) {
                if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                    System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
                    if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                        System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                        Thread.sleep(60 * 1000); // do something
                    }else{
                        System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj1 失败");
                    }
                }else{
                    System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj2 失败");
                }
                UnLockTest.a1.release(); // 释放
                UnLockTest.a2.release();
                Thread.sleep(10 * 1000); // 这里只是为了演示，所以tryAcquire只用1秒，而且B要给A让出能执行的时间，否则两个永远是死锁
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

看打印情况：

Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockA 开始执行
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockB 开始执行
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockB 锁住 obj2
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:57:08 CST 2014LockB 锁 obj1 失败
Mon Mar 31 10:57:08 CST 2014LockA 锁 obj2 失败
Mon Mar 31 10:57:09 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:57:09 CST 2014 LockA 锁住 obj2

 

第一次两个线程获取信号量时都会失败，因为失败后B等待时间长，所以A再次尝试时会成功。

 

实际中，你执行任务内容不同，所需时间是不同的。另外不同的线程，对于获取信号量失败的处理也可能是不同的。所以，虽然不会产生死锁，但是你要根据实际情况，来编写获取失败后的处理机制。