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鎖（Dead Lock）指的是兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)算單元（進(jìn)程、線(xiàn)程或協(xié)程），都在等待對(duì)方停止執(zhí)行，以取得系統(tǒng)資源，但是沒(méi)有一方提前退出，就稱(chēng)為死鎖。
死鎖示例代碼如下：
publicclass DeadLockExample {
public static void main(String[] args) {
Object lockA = new Object(); // 創(chuàng)建鎖 A
Object lockB = new Object(); // 創(chuàng)建鎖 B
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lockA) {
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 A!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線(xiàn)程 1:等待獲取 B...");
synchronized (lockB) {
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 B!");
}
}
}
});
t1.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lockB) {
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 B!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線(xiàn)程 2:等待獲取 A...");
synchronized (lockA) {
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 A!");
}
}
}
});
t2.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
}
}以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
從上述結(jié)果可以看出，線(xiàn)程 1 和線(xiàn)程 2 都進(jìn)入了死鎖狀態(tài)，相互都在等待對(duì)方釋放鎖。
從上述示例分析可以得出，產(chǎn)生死鎖需要滿(mǎn)足以下 4 個(gè)條件：
- 互斥條件：指運(yùn)算單元（進(jìn)程、線(xiàn)程或協(xié)程）對(duì)所分配到的資源具有排它性，也就是說(shuō)在一段時(shí)間內(nèi)某個(gè)鎖資源只能被一個(gè)運(yùn)算單元所占用。
- 請(qǐng)求和保持條件：指運(yùn)算單元已經(jīng)保持至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請(qǐng)求，而該資源已被其它運(yùn)算單元占有，此時(shí)請(qǐng)求運(yùn)算單元阻塞，但又對(duì)自己已獲得的其它資源保持不放。
- 不可剝奪條件：指運(yùn)算單元已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪。
- 環(huán)路等待條件：指在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在運(yùn)算單元和資源的環(huán)形鏈，即運(yùn)算單元正在等待另一個(gè)運(yùn)算單元占用的資源，而對(duì)方又在等待自己占用的資源，從而造成環(huán)路等待的情況。
只有這 4 個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足，才會(huì)造成死鎖的問(wèn)題。
那么也就是說(shuō)，要產(chǎn)生死鎖必須要同時(shí)滿(mǎn)足以上 4 個(gè)條件才行，那我們就可以通過(guò)破壞任意一個(gè)條件來(lái)解決死鎖問(wèn)題了。
死鎖解決方案分析
接下來(lái)我們來(lái)分析一下，產(chǎn)生死鎖的 4 個(gè)條件，哪些是可以破壞的？哪些是不能被破壞的？
- 互斥條件：系統(tǒng)特性，不能被破壞。
- 請(qǐng)求和保持條件：可以被破壞。
- 不可剝奪條件：系統(tǒng)特性，不能被破壞。
- 環(huán)路等待條件：可以被破壞。
通過(guò)上述分析，我們可以得出結(jié)論，我們只能通過(guò)破壞請(qǐng)求和保持條件或者是環(huán)路等待條件，從而來(lái)解決死鎖的問(wèn)題，那上線(xiàn)，我們就先從破壞“環(huán)路等待條件”開(kāi)始來(lái)解決死鎖問(wèn)題。
解決方案1：順序鎖
所謂的順序鎖指的是通過(guò)有順序的獲取鎖，從而避免產(chǎn)生環(huán)路等待條件，從而解決死鎖問(wèn)題的。
當(dāng)我們沒(méi)有使用順序鎖時(shí)，程序的執(zhí)行可能是這樣的：
線(xiàn)程 1 先獲取了鎖 A，再獲取鎖 B，線(xiàn)程 2 與 線(xiàn)程 1 同時(shí)執(zhí)行，線(xiàn)程 2 先獲取鎖 B，再獲取鎖 A，這樣雙方都先占用了各自的資源（鎖 A 和鎖 B）之后，再?lài)L試獲取對(duì)方的鎖，從而造成了環(huán)路等待問(wèn)題，最后造成了死鎖的問(wèn)題。
此時(shí)我們只需要將線(xiàn)程 1 和線(xiàn)程 2 獲取鎖的順序進(jìn)行統(tǒng)一，也就是線(xiàn)程 1 和線(xiàn)程 2 同時(shí)執(zhí)行之后，都先獲取鎖 A，再獲取鎖 B，執(zhí)行流程如下圖所示：
因?yàn)橹挥幸粋€(gè)線(xiàn)程能成功獲取到鎖 A，沒(méi)有獲取到鎖 A 的線(xiàn)程就會(huì)等待先獲取鎖 A，此時(shí)得到鎖 A 的線(xiàn)程繼續(xù)獲取鎖 B，因?yàn)闆](méi)有線(xiàn)程爭(zhēng)搶和擁有鎖 B，那么得到鎖 A 的線(xiàn)程就會(huì)順利的擁有鎖 B，之后執(zhí)行相應(yīng)的代碼再將鎖資源全部釋放，然后另一個(gè)等待獲取鎖 A 的線(xiàn)程就可以成功獲取到鎖資源，執(zhí)行后續(xù)的代碼，這樣就不會(huì)出現(xiàn)死鎖的問(wèn)題了。
順序鎖的實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：
publicclass SolveDeadLockExample {
public static void main(String[] args) {
Object lockA = new Object(); // 創(chuàng)建鎖 A
Object lockB = new Object(); // 創(chuàng)建鎖 B
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lockA) {
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 A!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線(xiàn)程 1:等待獲取 B...");
synchronized (lockB) {
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 B!");
}
}
}
});
t1.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lockA) {
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 A!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線(xiàn)程 2:等待獲取B...");
synchronized (lockB) {
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 B!");
}
}
}
});
t2.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
}
}以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
從上述執(zhí)行結(jié)果可以看出，程序并沒(méi)有出現(xiàn)死鎖的問(wèn)題。
解決方案2：輪詢(xún)鎖
輪詢(xún)鎖是通過(guò)打破“請(qǐng)求和保持條件”來(lái)避免造成死鎖的，它的實(shí)現(xiàn)思路簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)輪詢(xún)來(lái)嘗試獲取鎖，如果有一個(gè)鎖獲取失敗，則釋放當(dāng)前線(xiàn)程擁有的所有鎖，等待下一輪再?lài)L試獲取鎖。
輪詢(xún)鎖的實(shí)現(xiàn)需要使用到 ReentrantLock 的 tryLock 方法，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
publicclass SolveDeadLockExample {
public static void main(String[] args) {
Lock lockA = new ReentrantLock(); // 創(chuàng)建鎖 A
Lock lockB = new ReentrantLock(); // 創(chuàng)建鎖 B
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 1(使用輪詢(xún)鎖)
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 調(diào)用輪詢(xún)鎖
pollingLock(lockA, lockB);
}
});
t1.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
// 創(chuàng)建線(xiàn)程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lockB.lock(); // 加鎖
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 B!");
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("線(xiàn)程 2:等待獲取 A...");
lockA.lock(); // 加鎖
try {
System.out.println("線(xiàn)程 2:獲取到鎖 A!");
} finally {
lockA.unlock(); // 釋放鎖
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lockB.unlock(); // 釋放鎖
}
}
});
t2.start(); // 運(yùn)行線(xiàn)程
}
/**
* 輪詢(xún)鎖
*/
public static void pollingLock(Lock lockA, Lock lockB) {
while (true) {
if (lockA.tryLock()) { // 嘗試獲取鎖
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 A!");
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("線(xiàn)程 1:等待獲取 B...");
if (lockB.tryLock()) { // 嘗試獲取鎖
try {
System.out.println("線(xiàn)程 1:獲取到鎖 B!");
} finally {
lockB.unlock(); // 釋放鎖
System.out.println("線(xiàn)程 1:釋放鎖 B.");
break;
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lockA.unlock(); // 釋放鎖
System.out.println("線(xiàn)程 1:釋放鎖 A.");
}
}
// 等待一秒再繼續(xù)執(zhí)行
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
從上述結(jié)果可以看出，以上代碼也沒(méi)有出現(xiàn)死鎖的問(wèn)題。
總結(jié)
本文介紹了解決死鎖的 2 種方案：
- 第 1 種順序鎖：通過(guò)改變獲取鎖的順序也就打破“環(huán)路請(qǐng)求條件”來(lái)避免死鎖問(wèn)題的發(fā)生；
- 第 2 種輪詢(xún)鎖：通過(guò)輪詢(xún)的方式也就是打破“請(qǐng)求和擁有條件”來(lái)解決死鎖問(wèn)題。它的實(shí)現(xiàn)思路是，通過(guò)自旋的方式來(lái)嘗試獲取鎖，在獲取鎖的途中，如果有任何一個(gè)鎖獲取失敗，則釋放之前獲取的所有鎖，等待一段時(shí)間之后再次執(zhí)行之前的流程，這樣就避免一個(gè)鎖一直被（一個(gè)線(xiàn)程）占用的尷尬了，從而避免了死鎖問(wèn)題。
網(wǎng)站名稱(chēng)：面試官：說(shuō)一下順序鎖和輪詢(xún)鎖？
文章出自：http://fisionsoft.com.cn/article/dhiphgp.html
