死锁及死锁的解决方法

Posted 2021-05-01 Java面试达人

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了死锁及死锁的解决方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是死锁

我们先看看这样一个生活中的例子：在一条河上有一座桥，桥面较窄，只能容纳一辆汽车通过，无法让两辆汽车并行。如果有两辆汽车A和B分别由桥的两端驶上该桥，则对于A车来说，它走过桥面左面的一段路（即占有了桥的一部分资源），要想过桥还须等待B车让出右边的桥面，此时A车不能前进；对于B车来说，它走过桥面右边的一段路（即占有了桥的一部分资源），要想过桥还须等待A车让出左边的桥面，此时B车也不能前进。两边的车都不倒车，结果造成互相等待对方让出桥面，但是谁也不让路，就会无休止地等下去。这种现象就是死锁。如果把汽车比做进程，桥面作为资源，那麽上述问题就描述为：进程A占有资源R1，等待进程B占有的资源Rr；进程B占有资源Rr，等待进程A占有的资源R1。而且资源R1和Rr只允许一个进程占用，即：不允许两个进程同时占用。结果，两个进程都不能继续执行，若不采取其它措施，这种循环等待状况会无限期持续下去，就发生了进程死锁。

在计算机系统中，涉及软件，硬件资源都可能发生死锁。例如：系统中只有一台CD-ROM驱动器和一台打印机，某一个进程占有了CD-ROM驱动器，又申请打印机；另一进程占有了打印机，还申请CD-ROM。结果，两个进程都被阻塞，永远也不能自行解除。

所谓死锁，是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。很显然，如果没有外力的作用，那麽死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。从上面的例子可以看出，计算机系统产生死锁的根本原因就是资源有限且操作不当。即：一种原因是系统提供的资源太少了，远不能满足并发进程对资源的需求。这种竞争资源引起的死锁是我们要讨论的核心。例如：消息是一种临时性资源。某一时刻，进程A等待进程B发来的消息，进程B等待进程C发来的消息，而进程C又等待进程A发来的消息。消息未到，A，B，C三个进程均无法向前推进，也会发生进程通信上的死锁。另一种原因是由于进程推进顺序不合适引发的死锁。资源少也未必一定产生死锁。就如同两个人过独木桥，如果两个人都要先过，在独木桥上僵持不肯后退，必然会应竞争资源产生死锁；但是，如果两个人上桥前先看一看有无对方的人在桥上，当无对方的人在桥上时自己才上桥，那麽问题就解决了。所以，如果程序设计得不合理，造成进程推进的顺序不当，也会出现死锁。

避免死锁的几种方式：

设置加锁顺序

设置加锁时限

死锁检测

设置加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁）：

死锁发生在多个线程需要相同的锁,但是获得不同的顺序。

假如一个线程需要锁，那么他必须按照一定得顺序获得锁。

例如加锁顺序是A->B->C，现在想要线程C想要获取锁，那么他必须等到线程A和线程B获取锁之后才能轮到他获取。（排队执行，获取锁）

缺点：

按照顺序加锁是一种有效的死锁预防机制。但是，这种方式需要你事先知道所有可能会用到的锁，并知道他们之间获取锁的顺序是什么样的。

设置加锁时限：（超时重试）

在获取锁的时候尝试加一个获取锁的时限，超过时限不需要再获取锁，放弃操作（对锁的请求。）。

若一个线程在一定的时间里没有成功的获取到锁，则会进行回退并释放之前获取到的锁，然后等待一段时间后进行重试。在这段等待时间中其他线程有机会尝试获取相同的锁，这样就能保证在没有获取锁的时候继续执行比的事情。

缺点：

但是由于存在锁的超时，通过设置时限并不能确定出现了死锁，每种方法总是有缺陷的。有时为了执行某个任务。某个线程花了很长的时间去执行任务，如果在其他线程看来，可能这个时间已经超过了等待的时限，可能出现了死锁。

在大量线程去操作相同的资源的时候，这个情况又是一个不可避免的事情，比如说，现在只有两个线程，一个线程执行的时候，超过了等待的时间，下一个线程会尝试获取相同的锁，避免出现死锁。但是这时候不是两个线程了，可能是几百个线程同时去执行，大的基数让事件出现的概率变大，假如线程还是等待那么长时间，但是多个线程的等待时间就有可能重叠，因此又会出现竞争超时，由于他们的超时发生时间正好赶在了一起，而超时等待的时间又是一致的，那么他们下一次又会竞争，等待，这就又出现了死锁。

死锁检测：

当一个线程获取锁的时候，会在相应的数据结构中记录下来，相同下，如果有线程请求锁，也会在相应的结构中记录下来。当一个线程请求失败时，需要遍历一下这个数据结构检查是否有死锁产生。

例如：线程A请求锁住一个方法1，但是现在这个方法是线程B所有的，这时候线程A可以检查一下线程B是否已经请求了线程A当前所持有的锁，像是一个环，线程A拥有锁1，请求锁2，线程B拥有锁2，请求锁1。

当遍历这个存储结构的时候，如果发现了死锁，一个可行的办法就是释放所有的锁，回退，并且等待一段时间后再次尝试。

缺点：

这个这个方法和上面的超时重试的策略是一样的。但是在大量线程的时候问题还是会出现和设置加锁时限相同的问题。每次线程之间发生竞争。

还有一种解决方法是设置线程优先级，这样其中几个线程回退，其余的线程继续保持着他们获取的锁，也可以尝试随机设置优先级，这样保证线程的执行。

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