Java中的線程死鎖是什么?如何避免?
認識線程死鎖
多個線程同時被阻塞,它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。由于線程被無限期地阻塞,因此程序不可能正常終止。
如下圖所示,線程 A 持有資源 2,線程 B 持有資源 1,他們同時都想申請對方的資源,所以這兩個線程就會互相等待而進入死鎖狀態(tài)。
下面通過一個例子來說明線程死鎖,代碼模擬了上圖的死鎖的情況 (代碼來源于《并發(fā)編程之美》):
public class DeadLockDemo { private static Object resource1 = new Object();//資源 1 private static Object resource2 = new Object();//資源 2 public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { synchronized (resource1) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource1'); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread() + 'waiting get resource2'); synchronized (resource2) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource2'); } } }, '線程 1').start(); new Thread(() -> { synchronized (resource2) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource2'); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread() + 'waiting get resource1'); synchronized (resource1) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource1'); } } }, '線程 2').start(); }}
Output
Thread[線程 1,5,main]get resource1Thread[線程 2,5,main]get resource2Thread[線程 1,5,main]waiting get resource2Thread[線程 2,5,main]waiting get resource1
線程 A 通過 synchronized (resource1) 獲得 resource1 的監(jiān)視器鎖,然后通過Thread.sleep(1000);讓線程 A 休眠 1s 為的是讓線程 B 得到執(zhí)行然后獲取到 resource2 的監(jiān)視器鎖。線程 A 和線程 B 休眠結(jié)束了都開始企圖請求獲取對方的資源,然后這兩個線程就會陷入互相等待的狀態(tài),這也就產(chǎn)生了死鎖。上面的例子符合產(chǎn)生死鎖的四個必要條件。
學(xué)過操作系統(tǒng)的朋友都知道產(chǎn)生死鎖必須具備以下四個條件:
互斥條件:該資源任意一個時刻只由一個線程占用。 請求與保持條件:一個進程因請求資源而阻塞時,對已獲得的資源保持不放。 不剝奪條件:線程已獲得的資源在末使用完之前不能被其他線程強行剝奪,只有自己使用完畢后才釋放資源。 循環(huán)等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。如何避免線程死鎖?
我們只要破壞產(chǎn)生死鎖的四個條件中的其中一個就可以了。
破壞互斥條件這個條件我們沒有辦法破壞,因為我們用鎖本來就是想讓他們互斥的(臨界資源需要互斥訪問)。
破壞請求與保持條件一次性申請所有的資源。
破壞不剝奪條件占用部分資源的線程進一步申請其他資源時,如果申請不到,可以主動釋放它占有的資源。
破壞循環(huán)等待條件靠按序申請資源來預(yù)防。按某一順序申請資源,釋放資源則反序釋放。破壞循環(huán)等待條件。
我們對線程 2 的代碼修改成下面這樣就不會產(chǎn)生死鎖了。
new Thread(() -> { synchronized (resource1) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource1'); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread() + 'waiting get resource2'); synchronized (resource2) { System.out.println(Thread.currentThread() + 'get resource2'); } } }, '線程 2').start();
Output
Thread[線程 1,5,main]get resource1Thread[線程 1,5,main]waiting get resource2Thread[線程 1,5,main]get resource2Thread[線程 2,5,main]get resource1Thread[線程 2,5,main]waiting get resource2Thread[線程 2,5,main]get resource2
Process finished with exit code 0
我們分析一下上面的代碼為什么避免了死鎖的發(fā)生?
線程 1 首先獲得到 resource1 的監(jiān)視器鎖,這時候線程 2 就獲取不到了。然后線程 1 再去獲取 resource2 的監(jiān)視器鎖,可以獲取到。然后線程 1 釋放了對 resource1、resource2 的監(jiān)視器鎖的占用,線程 2 獲取到就可以執(zhí)行了。這樣就破壞了破壞循環(huán)等待條件,因此避免了死鎖。
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