面试官:死锁是如何产生的?怎么解决?

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。
首页 新闻资讯 行业资讯 面试官:死锁是如何产生的?怎么解决?

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:


图片


死锁的代码实现如下:

复制

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 1Thread 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 2Thread 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();}}
  • 1.

  • 2.

  • 3.

  • 4.

  • 5.

  • 6.

  • 7.

  • 8.

  • 9.

  • 10.

  • 11.

  • 12.

  • 13.

  • 14.

  • 15.

  • 16.

  • 17.

  • 18.

  • 19.

  • 20.

  • 21.

  • 22.

  • 23.

  • 24.

  • 25.

  • 26.

  • 27.

  • 28.

  • 29.

  • 30.

  • 31.

  • 32.

  • 33.

  • 34.

  • 35.

  • 36.

  • 37.

  • 38.

  • 39.

  • 40.

  • 41.

  • 42.

  • 43.

  • 44.

以上程序的执行结果如下图所示:


图片


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:


图片


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:


图片


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:

复制

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 1Thread 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 2Thread 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();}}
  • 1.

  • 2.

  • 3.

  • 4.

  • 5.

  • 6.

  • 7.

  • 8.

  • 9.

  • 10.

  • 11.

  • 12.

  • 13.

  • 14.

  • 15.

  • 16.

  • 17.

  • 18.

  • 19.

  • 20.

  • 21.

  • 22.

  • 23.

  • 24.

  • 25.

  • 26.

  • 27.

  • 28.

  • 29.

  • 30.

  • 31.

  • 32.

  • 33.

  • 34.

  • 35.

  • 36.

  • 37.

  • 38.

  • 39.

  • 40.

  • 41.

  • 42.

  • 43.

  • 44.

  • 45.

  • 46.

  • 47.

以上程序的执行结果如下图所示:


图片


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。

37    2023-02-08 07:04:20    死锁 面试官 单元