死锁 - 每天五分钟搞定Java面试

死锁

死锁是操作系统层面的一个错误,是进程死锁的简称,最早在 1965 年由 Dijkstra 在研究银行家算法时提出的,它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一。

事实上,计算机世界有很多事情需要多线程方式去解决,因为这样才能最大程度上利用资源,才能体现出计算的高效。但是,实际上来说,计算机系统中有很多一次只能由一个进程使用的资源的情况,例如打印机,同时只能有一个进程控制它。在多通道程序设计环境中,若干进程往往要共享这类资源,而且一个进程所需要的资源还很有可能不止一个。因此,就会出现若干进程竞争有限资源,又推进顺序不当,从而构成无限期循环等待的局面。我们称这种状态为死锁。简单一点描述,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,那么死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。

系统发生死锁现象不仅浪费大量的系统资源,甚至导致整个系统崩溃,带来灾难性后果。所以,对于死锁问题在理论上和技术上都必须予以高度重视。

死锁四个必要条件

死锁问题是多线程特有的问题,它可以被认为是线程间切换消耗系统性能的一种极端情况。在死锁时,线程间相互等待资源,而又不释放自身的资源,导致无穷无尽的等待,其结果是系统任务永远无法执行完成。死锁问题是在多线程开发中应该坚决避免和杜绝的问题。

一般来说,要出现死锁问题需要满足以下条件:

  1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个线程使用。
  2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
  3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺。
  4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

死锁解决方案

死锁是由四个必要条件导致的,所以一般来说,只要破坏这四个必要条件中的一个条件,死锁情况就应该不会发生。

如果想要打破互斥条件,我们需要允许进程同时访问某些资源,这种方法受制于实际场景,不太容易实现条件;
打破不可抢占条件,这样需要允许进程强行从占有者那里夺取某些资源,或者简单一点理解,占有资源的进程不能再申请占有其他资源,必须释放手上的资源之后才能发起申请,这个其实也很难找到适用场景;
进程在运行前申请得到所有的资源,否则该进程不能进入准备执行状态。这个方法看似有点用处,但是它的缺点是可能导致资源利用率和进程并发性降低;
避免出现资源申请环路,即对资源事先分类编号,按号分配。这种方式可以有效提高资源的利用率和系统吞吐量,但是增加了系统开销,增大了进程对资源的占用时间。
如果我们在死锁检查时发现了死锁情况,那么就要努力消除死锁,使系统从死锁状态中恢复过来。消除死锁的几种方式:

  1. 最简单、最常用的方法就是进行系统的重新启动,不过这种方法代价很大,它意味着在这之前所有的进程已经完成的计算工作都将付之东流,包括参与死锁的那些进程,以及未参与死锁的进程;

  2. 撤消进程,剥夺资源。终止参与死锁的进程,收回它们占有的资源,从而解除死锁。这时又分两种情况:一次性撤消参与死锁的全部进程,剥夺全部资源;或者逐步撤消参与死锁的进程,逐步收回死锁进程占有的资源。一般来说,选择逐步撤消的进程时要按照一定的原则进行,目的是撤消那些代价最小的进程,比如按进程的优先级确定进程的代价;考虑进程运行时的代价和与此进程相关的外部作业的代价等因素;

  3. 进程回退策略,即让参与死锁的进程回退到没有发生死锁前某一点处,并由此点处继续执行,以求再次执行时不再发生死锁。虽然这是个较理想的办法,但是操作起来系统开销极大,要有堆栈这样的机构记录进程的每一步变化,以便今后的回退,有时这是无法做到的。

下面看一个死锁的例子

public class DeadLock {
    private static int c = 1;
    private static Thread thread = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            c = 2;
            System.out.println(c);
        }
    });

    static {
        thread.start();
        try {
            thread.join();
        }catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main() {
        System.out.println("ok");
    }
}

注:通过Jconsole查看死锁

参考:https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-deadlock/index.html
https://blog.csdn.net/u014039577/article/details/52351626

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/SMonkeyKing/article/details/82466615