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面试突击 47:死锁产生的原因有哪些?

作者:王磊
  • 2022 年 5 月 11 日
  • 本文字数:2480 字

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面试突击47:死锁产生的原因有哪些?

死锁(Dead Lock)指的是两个或两个以上的运算单元(进程、线程或协程),都在等待对方释放资源,但没有一方提起释放资源,从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。


比如线程 1 拥有了锁 A 的情况下试图获取锁 B,而线程 2 又在拥有了锁 B 的情况下试图获取锁 A,这样双方就进入相互阻塞等待的情况,如下图所示:



死锁的代码实现如下:


import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class DeadLockTest { public static void main(String[] args) { Object lockA = new Object(); Object lockB = new Object(); // 创建线程 1 Thread t1 = new Thread(() -> { // 1.占有锁 A synchronized (lockA) { System.out.println("线程1:获得锁A。"); // 休眠 1s(让线程 2 有时间先占有锁 B) try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.获取线程 2 的锁 B synchronized (lockB) { System.out.println("线程1:获得锁B。"); } } }); t1.start(); // 创建线程 2 Thread t2 = new Thread(() -> { // 1.占有锁 B synchronized (lockB) { System.out.println("线程2:获得锁B。"); // 休眠 1s(保证线程 1 能有充足的时间得到锁 A) try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.获取线程 1 的锁 A synchronized (lockA) { System.out.println("线程2:获得锁A。"); } } }); t2.start(); }}
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以上程序的执行结果如下图所示:



从上述结果可以看出,线程 1 和线程 2 都在等待对方释放锁,这样就造成了死锁问题。

死锁产生原因

死锁的产生需要满足以下 4 个条件:


  1. 互斥条件:指运算单元(进程、线程或协程)对所分配到的资源具有排它性,也就是说在一段时间内某个锁资源只能被一个运算单元所占用。

  2. 请求和保持条件:指运算单元已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它运算单元占有,此时请求运算单元阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。

  3. 不可剥夺条件:指运算单元已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺。

  4. 环路等待条件:指在发生死锁时,必然存在运算单元和资源的环形链,即运算单元正在等待另一个运算单元占用的资源,而对方又在等待自己占用的资源,从而造成环路等待的情况。


只有以上 4 个条件同时满足,才会造成死锁。

解决死锁

死锁产生要满足以上 4 个必要条件,那么我们只需要改变其中的 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了,比如我们可以通过修改获取锁的顺序来改变环路等待条件。


在未修改获取锁的顺序前,程序的执行流程是这样的:



其中 ① 表示先执行,② 表示后执行。而改变锁的获取顺序之后的执行流程是这样的:



此时线程 1 和线程 2 获取锁的顺序是一致的,都是先获取锁 A,再获取锁 B,此时它们的执行流程如下:


  1. 线程 1 先获取到锁 A;

  2. 线程 1 获取到锁 B;

  3. 线程 1 释放了锁 B;

  4. 线程 1 释放了锁 A;

  5. 线程 2 获取到了锁 A;

  6. 线程 2 获取到了锁 B;

  7. 线程 2 释放了锁 B;

  8. 线程 2 释放了锁 A。


对应的实现代码如下:


import java.util.concurrent.TimeUnit;
class DeadLockTest { public static void main(String[] args) { Object lockA = new Object(); Object lockB = new Object(); // 创建线程 1 Thread t1 = new Thread(() -> { // 1.获取锁 A synchronized (lockA) { System.out.println("线程1:获得锁A。"); // 休眠 1s try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 2.获取锁 B synchronized (lockB) { System.out.println("线程1:获得锁B。"); System.out.println("线程1:释放锁B。"); } System.out.println("线程1:释放锁A。"); } }); t1.start(); // 创建线程 2 Thread t2 = new Thread(() -> { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 1.获取锁 A synchronized (lockA) { System.out.println("线程2:获得锁A。"); // 2.获取锁 synchronized (lockB) { System.out.println("线程2:获得锁B。"); System.out.println("线程2:释放锁B。"); } System.out.println("线程2:释放锁A。"); } }); t2.start(); }}
复制代码


以上程序的执行结果如下图所示:


总结

死锁(Dead Lock)指的是两个或两个以上的运算单元(进程、线程或协程),都在等待对方释放资源,但没有一方提前释放资源,从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。产生死锁需要同时满足 4 个条件:互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件、环路等待条件,因此我们只需要破坏其中 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了


是非审之于己,毁誉听之于人,得失安之于数。

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