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  • 多线程死锁

    2016-03-05 16:09:00
    一、死锁的四个必要条件: (1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。 (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。 ...(2)单线程重复申请锁 (3)
    一、死锁的四个必要条件:
    (1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
    (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,在末使用完之前,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。


    二、编程中死锁产生的几种情况

    (1)忘记释放锁
    (2)单线程重复申请锁
    (3)双线程多锁申请
    (4)环形锁申请


    三、避免死锁

    在有些情况下死锁是可以避免的。本文将展示三种用于避免死锁的技术:

    1. 加锁顺序
    2. 加锁时限
    3. 死锁检测

    加锁顺序

    当多个线程需要相同的一些锁,但是按照不同的顺序加锁,死锁就很容易发生。

    如果能确保所有的线程都是按照相同的顺序获得锁,那么死锁就不会发生。看下面这个例子:

    Thread 1:
      lock A 
      lock B
    
    Thread 2:
       wait for A
       lock C (when A locked)
    
    Thread 3:
       wait for A
       wait for B
       wait for C

    如果一个线程(比如线程3)需要一些锁,那么它必须按照确定的顺序获取锁。它只有获得了从顺序上排在前面的锁之后,才能获取后面的锁。

    例如,线程2和线程3只有在获取了锁A之后才能尝试获取锁C(译者注:获取锁A是获取锁C的必要条件)。因为线程1已经拥有了锁A,所以线程2和3需要一直等到锁A被释放。然后在它们尝试对B或C加锁之前,必须成功地对A加了锁。

    按照顺序加锁是一种有效的死锁预防机制。但是,这种方式需要你事先知道所有可能会用到的锁(译者注:并对这些锁做适当的排序),但总有些时候是无法预知的。

    加锁时限

    另外一个可以避免死锁的方法是在尝试获取锁的时候加一个超时时间,这也就意味着在尝试获取锁的过程中若超过了这个时限该线程则放弃对该锁请求。若一个线程没有在给定的时限内成功获得所有需要的锁,则会进行回退并释放所有已经获得的锁,然后等待一段随机的时间再重试。这段随机的等待时间让其它线程有机会尝试获取相同的这些锁,并且让该应用在没有获得锁的时候可以继续运行(译者注:加锁超时后可以先继续运行干点其它事情,再回头来重复之前加锁的逻辑)。

    以下是一个例子,展示了两个线程以不同的顺序尝试获取相同的两个锁,在发生超时后回退并重试的场景:

    Thread 1 locks A
    Thread 2 locks B
    
    Thread 1 attempts to lock B but is blocked
    Thread 2 attempts to lock A but is blocked
    
    Thread 1's lock attempt on B times out
    Thread 1 backs up and releases A as well
    Thread 1 waits randomly (e.g. 257 millis) before retrying.
    
    Thread 2's lock attempt on A times out
    Thread 2 backs up and releases B as well
    Thread 2 waits randomly (e.g. 43 millis) before retrying.

    在上面的例子中,线程2比线程1早200毫秒进行重试加锁,因此它可以先成功地获取到两个锁。这时,线程1尝试获取锁A并且处于等待状态。当线程2结束时,线程1也可以顺利的获得这两个锁(除非线程2或者其它线程在线程1成功获得两个锁之前又获得其中的一些锁)。

    需要注意的是,由于存在锁的超时,所以我们不能认为这种场景就一定是出现了死锁。也可能是因为获得了锁的线程(导致其它线程超时)需要很长的时间去完成它的任务。

    此外,如果有非常多的线程同一时间去竞争同一批资源,就算有超时和回退机制,还是可能会导致这些线程重复地尝试但却始终得不到锁。如果只有两个线程,并且重试的超时时间设定为0到500毫秒之间,这种现象可能不会发生,但是如果是10个或20个线程情况就不同了。因为这些线程等待相等的重试时间的概率就高的多(或者非常接近以至于会出现问题)。
    (译者注:超时和重试机制是为了避免在同一时间出现的竞争,但是当线程很多时,其中两个或多个线程的超时时间一样或者接近的可能性就会很大,因此就算出现竞争而导致超时后,由于超时时间一样,它们又会同时开始重试,导致新一轮的竞争,带来了新的问题。)

    这种机制存在一个问题,在Java中不能对synchronized同步块设置超时时间。你需要创建一个自定义锁,或使用Java5中java.util.concurrent包下的工具。写一个自定义锁类不复杂,但超出了本文的内容。后续的Java并发系列会涵盖自定义锁的内容。

    死锁检测

    死锁检测是一个更好的死锁预防机制,它主要是针对那些不可能实现按序加锁并且锁超时也不可行的场景。

    每当一个线程获得了锁,会在线程和锁相关的数据结构中(map、graph等等)将其记下。除此之外,每当有线程请求锁,也需要记录在这个数据结构中。

    当一个线程请求锁失败时,这个线程可以遍历锁的关系图看看是否有死锁发生。例如,线程A请求锁7,但是锁7这个时候被线程B持有,这时线程A就可以检查一下线程B是否已经请求了线程A当前所持有的锁。如果线程B确实有这样的请求,那么就是发生了死锁(线程A拥有锁1,请求锁7;线程B拥有锁7,请求锁1)。

    当然,死锁一般要比两个线程互相持有对方的锁这种情况要复杂的多。线程A等待线程B,线程B等待线程C,线程C等待线程D,线程D又在等待线程A。线程A为了检测死锁,它需要递进地检测所有被B请求的锁。从线程B所请求的锁开始,线程A找到了线程C,然后又找到了线程D,发现线程D请求的锁被线程A自己持有着。这是它就知道发生了死锁。

    下面是一幅关于四个线程(A,B,C和D)之间锁占有和请求的关系图。像这样的数据结构就可以被用来检测死锁。

    那么当检测出死锁时,这些线程该做些什么呢?

    一个可行的做法是释放所有锁,回退,并且等待一段随机的时间后重试。这个和简单的加锁超时类似,不一样的是只有死锁已经发生了才回退,而不会是因为加锁的请求超时了。虽然有回退和等待,但是如果有大量的线程竞争同一批锁,它们还是会重复地死锁(编者注:原因同超时类似,不能从根本上减轻竞争)。

    一个更好的方案是给这些线程设置优先级,让一个(或几个)线程回退,剩下的线程就像没发生死锁一样继续保持着它们需要的锁。如果赋予这些线程的优先级是固定不变的,同一批线程总是会拥有更高的优先级。为避免这个问题,可以在死锁发生的时候设置随机的优先级。


    转载自并发编程网 – ifeve.com

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  • 多线程死锁问题

    2017-06-09 09:54:08
    多线程死锁问题

    参考:

     什么是死锁?如何避免死锁? 以及实现线程死锁才程序


    所谓死锁: 是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。


    发生死锁的原因一般是两个对象的锁相互等待造成的。

    那么为什么会产生死锁呢?
    1.因为系统资源不足。
    2.进程运行推进的顺序不合适。   
    3.资源分配不当。
                
    学过操作系统的朋友都知道:产生死锁的条件有四个:
    1.互斥条件:所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。
    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:进程已获得资源,在末使用完之前,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。

       

    例如:     

    死锁是因为多线程访问共享资源,由于访问的顺序不当所造成的,通常是一个线程锁定了一个资源A,而又想去锁定资源B;在另一个线程中,锁定了资源B,而又想去锁定资源A以完成自身的操作,两个线程都想得到对方的资源,而不愿释放自己的资源,造成两个线程都在等待,而无法执行的情况。

    分析死锁产生的原因不难看出是由访问共享资源顺序不当所造成的,下面写一个造成线程死锁的例子,希望能对大家理解多线程死锁问题有进一步的理解!如果有人需要编写多线程的系统,当操作共享资源时一定要特别的小心,以防出现死锁的情况!

    /**
     * @since 2017年6月9日
     * @version 1.0
     */
    public class ThreadDieSock implements Runnable {
    
    	private int flag = 1;
    
    	private Object obj1 = new Object();
    	private Object obj2 = new Object();
    
    	public void run() {
    		System.out.println("flag=" + flag);
    
    		if (flag == 1) {
    
    			synchronized (obj1) {
    				System.out.println("我已经锁定obj1,"
    						+ "休息0.5秒后锁定obj2去!");
    
    				try {
    					Thread.sleep(500);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    
    				synchronized (obj2) {
    					System.out.println("1");
    				}
    			}
    		}
    
    		if (flag == 0) {
    
    			synchronized (obj2) {
    				System.out.println("我已经锁定obj2,"
    						+ "休息0.5秒后锁定obj1去!");
    
    				try {
    					Thread.sleep(500);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    
    				synchronized (obj1) {
    					System.out.println("0");
    				}
    			}
    		}
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		ThreadDieSock run01 = new ThreadDieSock();
    		ThreadDieSock run02 = new ThreadDieSock();
    		
    		run01.flag = 1;
    		run02.flag = 0;
    		
    		Thread thread01 = new Thread(run01);
    		Thread thread02 = new Thread(run02);
    		
    		System.out.println("线程开始喽!");
    		thread01.start();
    		thread02.start();
    	}
    }
    

    结果

    线程开始喽!
    flag=1
    我已经锁定obj1,休息0.5秒后锁定obj2去!
    flag=0
    我已经锁定obj2,休息0.5秒后锁定obj1去!
    1
    0


    这样就产生了死锁,这是我们过多的使用同步而产生的。我们在java中使用synchonized的时候要考虑这个问题,如何解决死锁,大家可以从死锁的四个条件去解决,只要破坏了一个必要条件,那么我们的死锁就解决了。在java中使用多线程的时候一定要考虑是否有死锁的问题哦。

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  • 本篇学习什么是多线程死锁,怎么避免线程死锁。这个问题,在面试了应该也经常被提到。关于,线程死锁,有这么一个故事。一个饭桌上,有丰盛的菜肴,圆桌围着几个哲学家,问题来了,每个哲学家只有一根筷子。假如必须...

           本篇学习什么是多线程死锁,怎么避免线程死锁。这个问题,在面试了应该也经常被提到。关于,线程死锁,有这么一个故事。一个饭桌上,有丰盛的菜肴,圆桌围着几个哲学家,问题来了,每个哲学家只有一根筷子。假如必须得到两根筷子,才能享受菜肴。哲学家们都想从身边的人手里拿到另外一根筷子,结果是谁都说服不了谁,都没有拿到一双筷子,结果哲学家们都饿死了。这个拿不到一双筷子,在电脑里面的线程就是死锁问题。

           多线程死锁,就是在多线程环境中,如果使用了同步代码块嵌套,而且使用同一个锁对象,就很容易发生线程死锁。如果要避免线程死锁,唯一的办法就是尽量不去使用代码块同步嵌套。下面举例一个同步嵌套,造成都拿不到一对筷子的线程死锁问题。

    package thread;
    
    public class Demo5_DeadLock {
        public static String s1 = "筷子-左";
        public static String s2 = "筷子-右";
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		new Thread() {
    			public void run() {
    				while(true) {
    					synchronized(s1) {
    						System.out.println(getName() +"...拿到" + s1 + "等待" + s2);
    						synchronized(s2) {
    							System.out.println(getName() +"...拿到" + s2 + "开吃");
    						}
    					}
    				}
    			}
    		}.start();
            
    		
    		new Thread() {
    			public void run() {
    				while(true) {
    					synchronized(s2) {
    						System.out.println(getName() +"...拿到" + s2 + "等待" + s1);
    						synchronized(s1) {
    							System.out.println(getName() +"...拿到" + s1 + "开吃");
    						}
    					}
    				}
    			}
    		}.start();
    	}
    
    }
    

    运行后,最后两行输出如下,就出现死锁,IDE运行进程没有结束,但是没有执行其他打印代码。

    Thread-1...拿到筷子-左开吃
    Thread-1...拿到筷子-右等待筷子-左
    Thread-0...拿到筷子-左等待筷子-右
    

     

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  • 多线程死锁相关问题

    2018-04-21 05:49:16
    然而回答的并不是很好,之前一直觉着线程死锁是比较简单的问题,但在面试中却恍然失措,不知道怎样用专业术语去表达且描述的也不够完善,因此借这篇博文我也顺便复习一些操作系统基础知识及Java多线程死锁相关问题。...

           在最近阿里的面试中被问到了线程死锁的问题,然而回答的并不是很好,之前一直觉着线程死锁是比较简单的问题,但在面试中却恍然失措,不知道怎样用专业术语去表达且描述的也不够完善,因此借这篇博文我也顺便复习一些操作系统基础知识及Java多线程死锁相关问题。首先,我们来了解一下死锁的定义~

           死锁:多线程以及多进程改善了系统资源的利用率并提高了系统 的处理能力。然而并发执行也带来了新的问题——死锁。所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种互相等待,若无外力作用,这些进程都将无法向前推进。

           通过上面的描述我们知道了什么是死锁,那么为什么会形成死锁呢~      

           1)竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等,其数目不足以满足诸进程的需要时会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。

           2)进程推进顺序不当。进程在运行过程中,请求和释放资源的顺序不当,也同样会产生进程死锁。

           通过上述形成死锁原因,我们可以抽象出产生死锁的必要条件~   

           1)互斥条件:指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求该资源,则请求者只能等待资源被释放。
           2)请求和保持条件:指进程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源又被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己获得的其它资源保持不放。
           3)不剥夺条件:指进程已获得资源,在使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。

           4)循环等待条件:指在发生死锁时,必然存在一个进程-资源的环形链,即进程集合(P0,P1,P2,…,Pn)中的P0正在等待一个P1占用的资源;P1正在等待一个P2占用的资源,……,Pn正在等待已被P0占用的资源。

           下面我们来看一个死锁实例:

    public class DeadLock {
    
        public static void main(String[] args) {
            dead_lock();
        }
        private static void dead_lock() {
            // 两个资源
            final Object resource1 = "resource1";
            final Object resource2 = "resource2";
            // 第一个线程,想先占有resource1,再尝试着占有resource2
            Thread t1 = new Thread() {
                public void run() {
                // 尝试占有resource1
                synchronized (resource1) {
                // 成功占有resource1
                System.out.println("Thread1 1:locked resource1");
                // 休眠一段时间
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 尝试占有resource2,如果不能占有,该线程会一直等到
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println("Thread1 1:locked resource2");
                }
            }
        }
    };
            // 第二个线程,想先占有resource2,再占有resource1
            Thread t2 = new Thread() {
            public void run() {
                // 尝试占有resource2
                synchronized (resource2) {
                // 成功占有resource2
                System.out.println("Thread 2 :locked resource2");
                // 休眠一段时间
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 尝试占有resource1,如果不能占有,该线程会一直等到
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println("Thread1 2:locked resource1");
                }
            }
        }
    };
        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        }
    }

           通过这个实例我想大家对死锁已经有了一定的认识,我们可以试着用产生死锁的必要条件来判断此程序是否会形成死锁,通过分析我们发现该程序完全符合产生死锁的必要条件。知道了什么样的情况下会产生死锁,接下来预防死锁及解决死锁就会简单很多了,既然死锁必须满足这四种条件,那么反之只要破坏其中任何一个条件死锁都不会再产生,这样既可避免死锁,下面我们来看一下预防死锁的方法有哪些~

           1)加锁顺序:当多个线程需要相同的一些锁,但是按照不同的顺序加锁,死锁就很容易发生。如果能确保所有的线程都是按照相同的顺序或取锁,那么死锁就不会发生。

    Thread 1:
        lock A   lock B
    Thread 2:
       wait for A   lock C (when A locked)
    Thread 3:
       wait for A   wait for B   wait for C

           如果一个线程如Thread3需要一些锁,那么它必须按照确定的顺序获取锁。它只有获得了从顺序上排在前面的锁之后,才能获取后面的锁。如Thread2和Thread3只有在获取了锁A之后才能尝试获取锁C。因为线程1已经拥有了锁A,所以线程2和3需要一直等到锁A被释放。然后在它们尝试对B或C加锁之前,必须成功地对A加了锁。按照顺序加锁是一种有效的死锁预防机制。但是,这种方式需要你事先知道所有可能会用到的锁,但总有些时候是无法预知的。

           2)加锁时限:另外一个可以避免死锁的方法是在尝试获取锁的时候加一个超时时间,这也就意味着在尝试获取锁的过程中若超过了这个时限该线程则放弃对该锁请求。若一个线程没有在给定的时限内成功获得所有需要的锁,则会进行回退并释放所有已经获得的锁,然后等待一段随机的时间再重试。这段随机的等待时间让其它线程有机会尝试获取相同的这些锁,并且让该应用在没有获得锁的时候可以继续运行。

    Thread 1 locks A  
    Thread 2 locks B  
    Thread 1 attempts to lock B but is blocked  
    Thread 2 attempts to lock A but is blocked  
    Thread 1's lock attempt on B times out  
    Thread 1 backs up and releases A as well  
    Thread 1 waits randomly (257 millis) before retrying.  
    Thread 2's lock attempt on A times out  
    Thread 2 backs up and releases B as well  
    Thread 2 waits randomly (57 millis) before retrying.

           在上述实例中,线程2比线程1早200毫秒进行重试加锁,因此它可以先成功地获取到两个锁。这时,线程1尝试获取锁A并且处于等待状态。当线程2结束时,线程1也可以顺利的获得这两个锁。需要注意的是,由于存在锁的超时,所以我们不能认为这种场景就一定是出现了死锁。也可能是因为获得了锁的线程(导致其它线程超时)需要很长的时间去完成它的任务。此外,如果有非常多的线程同一时间去竞争同一批资源,就算有超时和回退机制,还是可能会导致这些线程重复地尝试但却始终得不到锁。如果只有两个线程,并且重试的超时时间设定为0到500毫秒之间,这种现象可能不会发生,但是如果是10个或20个线程情况就不同了。因为这些线程等待相等的重试时间的概率就高的多。

           3)死锁检测:死锁检测是一个更好的死锁预防机制,它主要是针对那些不可能实现按序加锁且锁超时也不可行的场景。每当一个线程获得了锁,会在线程和锁相关的数据结构中(map、graph等)进行记录。除此之外每当有线程请求锁,也需要记录在这个数据结构中。当一个线程请求锁失败时,这个线程可以遍历锁的关系图看看是否有死锁发生。例如,线程A请求锁7,但是锁7这个时候被线程B持有,这时线程A就可以检查一下线程B是否已经请求了线程A当前所持有的锁。若线程B确实有这样的请求,那么就发生了死锁(线程A拥有锁1,请求锁7;线程B拥有锁7,请求锁1)。

           上面介绍了怎样去预防死锁的产生,那么如果死锁已经形成我们又应该怎么办呢~

           1)取消所有的死锁进程
           2)把每个死锁进程回滚到前面定义的某些检查点,并且重新启动所有进程。
           3)连续取消死锁进程直到不再存在死锁。

           4)连续抢占资源直到不存在死锁。

           对于1而言,这是最简单暴力的方式,对于2而言这需要操作系统的一些机制,不幸的是这种恢复方式可能再次面临死锁。对于3和4都需要一个标准(每次取消代价最小的进程),并且重新调用检测算法,测试是否依旧有死锁存在。对于4还要回滚到获得资源之前的某个状态。上述四种解决死锁的方法都有各自的优缺点,如果将进程分类,并为每一类进程配备一个适合的死锁处理算法,这样既能保证进程正常运行又能提升系统效率。

           关于多线程死锁问题大致就介绍到了这里,借着这篇博文自己也学到了很多死锁相关知识,相信大家也对多线程死锁问题有了新的认识,多线程死锁问题不管在Java编程还是操作系统中都占据着一个特别大的分量,因此希望大家都能熟悉掌握死锁方面的相关知识,也真切地希望这篇博文能给大家提供一定的帮助哈~

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    2017-07-18 01:56:15
    死锁死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程...
  • logback 多线程 死锁

    千次阅读 2015-05-12 11:07:41
    logback 多线程下频繁的写日志会出现死锁,可以使用异步appender避免这个问题: <!-- 异步写日志,用户简介专用日志 --> <appender name="ASYNC_USER_PROFILE_MODEL" class...
  • Java 多线程 死锁 隐性死锁 数据竞争 恶性数据竞争 错误解决深入分析 全方向举例
  • Java线程死锁是一个经典的多线程问题,因为不同的线程都在等待根本不可能被释放的锁,从而导致所有的任务都无法继续完成。换言之只要互相等待对方释放锁就有可能出现死锁。下面将用一个简单的例子加以说明,如有问题...
  • 多线程死锁的产生和解决

    千次阅读 2017-05-15 22:56:41
    什么是死锁线程死锁一般是发生在个线程的个锁之间,比如线程A拥有临界区对象LockA的所有权,等待临界区对象LockB;线程B拥有临界区对象LockB的所有权,等待临界区对象LockA;由于两个线程间相互等待各自的锁,...
  • 【windows--进程和线程】多线程死锁

    千次阅读 2012-03-09 17:33:21
    毋庸置疑,在现代软件开发中最难解决的问题是多线程死锁。我将介绍一些自己在进行多线程编程时候的一些技巧和技术,还将介绍一个自己编写的使用程序,DeadlockDetection,它将让你可以看到导致死锁的事件流,这些...
  • 多线程死锁以及解决方法

    千次阅读 2017-06-09 23:11:44
    大多数软件测试产生不了足够的负载,所以不可能暴露所有的线程错误。在这里中,下面将讨论开发过程常见的4类典型的死锁和解决对策。 (1)数据库死锁   在数据库中,如果一个连接占用了另一个连接所需的数据库锁...

空空如也

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多线程死锁