什么是死锁?如何避免死锁?
死锁的定义?
死锁是指多个线程或者进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待现象。
如果没有外力干预,这些线程或进程将无法继续执行下去。
死锁产生的四个必要条件?
1.互斥条件:
- 资源一次只能被一个线程或进程占用。如果其他线程请求该资源,必须等到资源被释放。
即资源是独享的,一次只能给一个线程用。
2.占有并等待:
- 线程或进程已经占有了至少一个资源,但有请求新的资源,而该资源被其他线程占用,此时它会阻塞等待,同时不释放已占有的资源。
即线程占着一个资源不放手,还想要别的资源。
非抢占条件:
- 线程或进程已获得的资源不能被其他线程强行抢占,必须由线程自己释放。
资源不能被强行抢走,只能由占有的线程自己释放。
4.循环等待条件:
- 存在一个线程或进程的循环等待链,每个线程都在等待下一个线程所占用的资源。
大家都在等别人手里的资源,形成一个"你等我,我等你"的死循环。
死锁的示例
public class DeadlockExample {
private static final Object resource1 = new Object();
private static final Object resource2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
synchronized (resource1) {
System.out.println("Thread 1: Locked resource 1");
try {
Thread.sleep(100); // 模拟操作
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (resource2) {
System.out.println("Thread 1: Locked resource 2");
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
synchronized (resource2) {
System.out.println("Thread 2: Locked resource 2");
try {
Thread.sleep(100); // 模拟操作
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (resource1) {
System.out.println("Thread 2: Locked resource 1");
}
}
});
thread1.start();
thread2.start();
}
}
运行结果:
Thread 1 锁定了 resource1,然后尝试锁定 resource2。
Thread 2 锁定了 resource2,然后尝试锁定 resource1。
由于两个线程都在等待对方释放资源,导致死锁。
如何避免死锁?
1.破坏互斥条件:
- 尽量使用共享资源,而不是独占资源。例如,使用无锁数据结构(AtomicInteger)。
2.破坏占有并等待条件:
- 要求线程一次性申请所有需要的资源,如果无法获取全部资源,则释放已占有的资源。
3.破坏非抢占条件:
- 允许系统强制抢占资源。例如,设置超时机制,如果线程在一定时间内无法获取资源,则释放已占有的资源。
4.破坏循环等待条件:
- 对资源进行排序,要求线程按照固定的顺序申请资源。
检测和恢复
如果死锁已经发生,则可通过下面方式检测和恢复:
检测死锁:
- 使用工具或算法监测系统中是否存在循环等待链。
- 例如,Java中可以使用jstack工具查看线程状态。
恢复死锁:
- 终止线程: 强制终止一个或多个线程,释放资源。
- 回滚操作: 让线程回滚到之前的某个状态,释放资源并重新执行。
总结
- 死锁是多个线程或进程因争夺资源而互相等待的现象。
- 死锁的四个必要条件是互斥、占有并等待、非抢占和循环等待。
- 避免死锁的方法是破坏死锁的四个必要条件之一。
- 如果死锁发生,可以通过检测和恢复机制来解决。