关于我对线程安全问题中死锁的理解

喜欢ヅ旅行 2023-10-02 23:32 15阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1.什么是死锁
 *  2.三个典型情况
 *  3.可重入与不可重入
 *  4.死锁的四个必要条件
 *  5.如何破除死锁

## 1.什么是死锁 ##

比如张三谈了一个女朋友，张三就对这个女朋友加锁了。  
此时李四也看上了这个女生，但是他只能等待张三分手（解锁）后，才能和这个女生谈恋爱。

李四为了等待这个女生，错过了好多喜欢他的人，这里就相当于线程无法执行的后续工作，  
此时就相当于是死锁了。  
  
一旦程序出现死锁，就会导致线程无法执行后序工作了，此时程序必然会有严重的 bug 。  
发生死锁的概率又是随机的，因此死锁是非常隐蔽，不容易被发现的。

## 2.三个典型情况 ##

**情况1：**

一个线程如果有一把锁，连续加锁两次。如果这个锁是不可重入锁，就会死锁。

java 中的 **synchronized** 和 **ReentrantLock** 都是可重入锁，  
因此这一种情况演示不了。  
  
  
**情况2：**

两个线程两把锁，t1 和 t2 各自先针对 锁1 和 锁2 加锁，之后再尝试获取对方的锁。  
  
比如说，张三的车钥匙锁在屋里了，而屋子的钥匙锁在车了。  
这个时候屋子和车都进不去了，就会产生问题。

下面来举例说明。

package thread;
    
    public class ThreadDemo16 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Object locker1 = new Object();
            Object locker2 = new Object();
    
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                synchronized (locker1) {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    synchronized (locker2) {
        
                        System.out.println("线程t1拿到两个锁");
                    }
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(() -> {
        
                synchronized (locker2) {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (locker1) {
        
                        System.out.println("线程t2拿到两个锁");
                    }
                }
            });
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

![9b819a09700044b68249e0dea7ce8238.png_pic_center][]  
这里并没有输出结果，说明线程并没有拿到两把锁。  
  
这个时候可以使用 **jconsole** 来查看当前的进程的情况。

![1140d083fe5444788042145c1efb9959.png_pic_center][]  
按照这样的路径查找 jconsole ，然后双击。

![ce6b288648d240f19712c419733f3290.png_pic_center][]  
看到这样的窗口，双击选中的进程。

![bdcc9cf26c01490cbcd71dc5163c8ed5.png_pic_center][]  
  
![39937313b6134ba3a55d3e9489832209.png_pic_center][]  
  
红色框框的表示 **获取锁获取不到的阻塞状态**。  
绿色框框的表示 **发生错误的代码行数**。  
  
![f760c9ce77c1444184ec1b490b79d704.png_pic_center][]  
  
![77d61ba7f57f4b0fb523be069a641697.png_pic_center][]  
  
  
**情况3：** 多个线程，多把锁。（**向较与情况2的一半情况**）

例子：**哲学家就餐问题**

![2e649a3c0fd447ee8e542a3778df9ece.png_pic_center][]  
  
每个哲学家有两种状态：

1.  思考人生（**相当于线程的阻塞状态**）
2.  拿起筷子吃面条（**想当于线程获取到锁然后执行一些操作**）、

由于操作系统的随机调度，这五个哲学家，随时都可能想吃面条，也随时可能要思考人生。

如果想吃面条就需要拿起左手和右手的筷子。

假如同一时刻，所有的哲学家都拿起左手的筷子吃面条。  
此时如果要成功吃到面条，就要等到右边的哲学家放下手中的筷子，自己才可以吃到面条。  
此时就会**死锁**！！！

![8500df98e96d49c59d7eec91a011399b.png_pic_center][]

只有一只筷子没有办法吃面条，必须要等到右边的老铁放下筷子才可以吃。  
如果右边一直不放，左边的老铁就一直吃不到。

## 3.可重入与不可重入 ##

一个线程针对同一个对象，如果不会发生问题就叫可重入的，否则就叫不可重入的。

class Counter {
        
        public int count = 0;
    
        synchronized public void add() {
        
            synchronized(this) {
        
                count++;
            }
        }
    }

锁对象是 this ，只要有线程调用 add 方法，进入 add 方法的时候，  
在可以加锁成功的前提下，就会先加锁。紧接着又遇到了代码块，此时会再次尝试加锁。

站在 锁对象的视角（this），他认为自己已经被其他的线程给占用了，  
那么这里的第二次加锁是不需要阻塞等待的。

如果允许上述操作，这个锁就是可重入的；不允许就是不可重入的。  
如果是不可重入的，就会发生 死锁。

![03972e2eda9d4229b77cbb49a06adc0b.png_pic_center][]

上面演示的就是不可重入的死锁。

下面演示的是可重入的思索。

![471e2fff66d3493b80806c9fea481ad7.png_pic_center][]

java 为了避免不小心出现闭锁现象，就把 synchronized 给设置成可重入的了。  
因此 java 中才会无法演示上面的情况1.

## 4.死锁的四个必要条件 ##

1、**互斥使用** — 线程1拿到了锁，线程1就需要等待着。  
  
2、**不可抢占** — 线程1拿到锁之后，如果线程1不释放锁，线程2就不能强行获取。  
  
3、**请求和等待** — 线程1获取到锁A之后，再去获取到锁B，  
此时锁A还会继续被线程1获取。（不会因为获取锁B后就把锁A给释放了）  
  
4、**循环等待** — 线程1尝试获取到**锁A**和**锁B**，线程2尝试获取到**锁B**和**锁A**。  
线程1在获取**B**的时候等待线程2释放**B**，同时线程2在获取**A**的时候等待线程1释放**A**。

## 5.如何破除死锁 ##

打破**循环等待**这个必要条件。  
  
解决办法：

**给每个筷子编号，指定固定的顺序（从小到大）拿筷子。**  
![65909b94bcf44b80af36e8bb0d605424.png_pic_center][]  
  
上图是规定从小到大的拿。

到最后一个老铁拿的时候，会拿一号筷子。  
但是这个一号筷子被其他的老铁拿了，此时这个老铁就发生阻塞等待了。  
此时拿四号筷子的老铁会把五号筷子也拿了，之后开始吃面条。  
  
![524811bed33240d18e8519266b05d2a4.png_pic_center][]  
这个老铁吃面条的时候，拿三号筷子的老铁就会看着他吃。  
等待这个老铁吃完，放下两支筷子号筷子，三号筷子的老铁就可以拿起四号筷子来吃了。  
  
![274b742b22404e8581493c35b37024bd.png_pic_center][]  
按照这样的方式，所有的老铁都可以吃面条。

下面由代码来演示：

package thread;
    
    public class ThreadDemo16 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Object locker1 = new Object();
            Object locker2 = new Object();
    
            //给两个锁编号：1 、2，规定locker1是1号，locker2是2号，按照从小到大的顺序拿
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                //先拿序号小的
                synchronized (locker1) {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    //后拿序号大的
                    synchronized (locker2) {
        
                        System.out.println("线程t1拿到两个锁");
                    }
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(() -> {
        
                synchronized (locker1) {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (locker2) {
        
                        System.out.println("线程t2拿到两个锁");
                    }
                }
            });
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

![3ec85268b2174f06a0bac6f4fac39c57.png_pic_center][]  
这种方法是解决死锁，最简单最可靠的方法。

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