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太原Java多线程之死锁的出现和解决方法

来源：太原达内IT培训学校时间：2022/2/9 16:16:28

　　什么是死锁?
　　死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放.由于线程被无限期地阻塞,因此程序不能正常运行.形象的说就是:一个宝藏需要两把钥匙来打开,同时间正好来了两个人,他们一人一把钥匙,但是双方都再等着对方能交出钥匙来打开宝藏,谁都没释放自己的那把钥匙.就这样这俩人一直僵持下去,直到开发人员发现这个局面。
　　导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问.“synchronized”关键词的作用是,确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块,因此,被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性访问权.当线程访问对象时,线程会给对象加锁,而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞,直至个线程释放它加在对象上的锁。
　　举个例子
　　死锁的产生大部分都是在你不知情的时候.我们通过一个例子来看下什么是死锁。
　　1、synchronized嵌套
　　synchronized关键字可以增加多线程再访问到synchronized修饰的方法的时候增加了同步性.就是线程A访问到这个方法的时候线程B同时也来访问这个方法,这时线程B将进行阻塞,等待线程A执行完才可以去访问.这里就要用到synchronized所持有的同步锁.具体来看代码:
　　/首先我们先定义两个final的对象锁.可以看做是共有的资源.
　　final Object lockA = new Object();
　　final Object lockB = new Object();
　　//生产者A
　　class ProductThreadA implements Runnable{
　　@Override
　　public void run() {
　　//这里一定要让线程睡一会儿来模拟处理数据 ,要不然的话死锁的现象不会那么的明显.这里就是同步语句块里面,首先获得对象锁lockA,然后执行一些代码,随后我们需要对象锁lockB去执行另外一些代码.
　　synchronized (lockA){
　　//这里一个log日志
　　Log.e("CHAO","ThreadA lock lockA");
　　try {
　　Thread.sleep(2000);
　　} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　　synchronized (lockB){
　　//这里一个log日志
　　Log.e("CHAO","ThreadA lock lockB");
　　try {
　　Thread.sleep(2000);
　　} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　//生产者B
　　class ProductThreadB implements Runnable{
　　//我们生产的顺序真好好生产者A相反,我们首先需要对象锁lockB,然后需要对象锁lockA.
　　@Override
　　public void run() {
　　synchronized (lockB){
　　//这里一个log日志
　　Log.e("CHAO","ThreadB lock lockB");
　　try {
　　Thread.sleep(2000);
　　} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　　synchronized (lockA){
　　//这里一个log日志
　　Log.e("CHAO","ThreadB lock lockA");
　　try {
　　Thread.sleep(2000);
　　} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　//这里运行线程
　　ProductThreadA productThreadA = new ProductThreadA();
　　ProductThreadB productThreadB = new ProductThreadB();
　　Thread threadA = new Thread(productThreadA);
　　Thread threadB = new Thread(productThreadB);
　　threadA.start();
　　threadB.start();
　　分析一下,当threadA开始执行run方法的时候,它会先持有对象锁localA,然后睡眠2秒,这时候threadB也开始执行run方法,它持有的是localB对象锁.当threadA运行到第二个同步方法的时候,发现localB的对象锁不能使用(threadB未释放localB锁),threadA就停在这里等待localB锁.随后threadB也执行到第二个同步方法,去访localA对象锁的时候发现localA还没有被释放(threadA未释放localA锁),threadB也停在这里等待localA锁释放.就这样两个线程都没办法继续执行下去,进入死锁的状态. 看下运行结果:
　　10-20 14:54:39.940 18162-18178/? E/CHAO: ThreadA lock lockA
　　10-20 14:54:39.940 18162-18179/? E/CHAO: ThreadB lock lockB
　　当不会死锁的时候应该是打印四条log的,这里明显的出现了死锁的现象。
　　死锁出现的原因
　　当我们了解在什么情况下会产生死锁,以及什么是死锁的时候,我们在写代码的时候应该尽量的去避免这个误区.产生死锁必须同时满足以下四个条件,只要其中任一条件不成立,死锁就不会发生。
　　互斥条件：线程要求对所分配的资源进行排他性控制,即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有.此时若有其他进程请求该资源.则请求进程只能等待。
　　不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行夺走,即只能由获得该资源的线程自己来释放(只能是主动释放)。
　　请求和保持条件：线程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其他线程占有,此时请求线程被阻塞,但对自己已获得的资源保持不放。
　　循环等待条件：存在一种线程资源的循环等待链,链中每一个线程已获得的资源同时被链中下一个线程所请求。
　　解决死锁的方法
　　1、解决死锁主要方法如下：
　　（1）不考虑此问题,乐观的角度，鸵鸟算法
　　（2）不让死锁发生：
　　①死锁预防。
　　静态策略，通过设计合适的资源分配算法，不让死锁发生
　　②死锁避免
　　动态策略，以不让死锁发生为目标，跟踪并评估资源分配过程，根据评估结果决策是否分配
　　(3)让死锁发生：死锁的检测与解除
　　2.死锁预防的具体方法：主要是破坏产生死锁的四个必要条件中的任何一个条件。
　　（1）破坏“互斥使用/资源独占”条件
　　使用资源转换技术，将独占资源变为共享资源
　　（2）破坏“占有且等待”条件
　　①方案1：每个进程在运行前必须一次性的申请它所要求的全部资源，且仅当该进程所要的资源均可满足时才一次性的分配。
　　资源利用率低，“饥饿”现象
　　②在允许进程动态申请资源的前提下规定，一个进行在申请新资源，且不能立即得到满足，必须释放已占有的全部资源。若需要再重新申请
　　(3)破坏“不可选择”条件
　　可以通过操作系统选择这一资源(根据进程的不同级)
　　局限性：适用于状态易于保存和恢复的资源，如CPU(选择式的调度算法)，内存(页面置换算法)
　　(4)破坏“循环等待”条件
　　通过定义资源类型的线性顺序实现
　　方案：资源有序分配法。(如哲学家就餐问题)
　　也就是把资源中所有的资源编号，进程在申请资源时，必须严格按照资源编号的递增次序进行，否则操作系统不予分配。(资源使用的频繁性?)
　　3、死锁避免的方法
　　（1）对不同分区进行不同的处理，左下可同时分配资源;右下区域可能会产生死锁，应该先分配P，释放后再分配Q;左上同理;右上区域时会产生死锁现象，不予分配资源。对可能发生死锁和可能产生死锁的不予分配资源，否则(安全状态)分配资源。
　　（2）安全状态是指每个进程Pi以后还需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj当前占有资源量之和。
　　4、死锁的检测与解除
　　（1）允许死锁发生，但是操作系统会不断监视系统进展情况，判断死锁是否真的发生。(进程等待时检测，定时检测，系统资源利用率下降)
　　（2）一旦死锁发生，采用专门的措施，解除死锁并以较小的代价恢复系统运行。

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