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Java 死锁及解决方法

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    [LV.10]以坛为家III

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    发表于 2021-5-23 11:38:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
    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,因此程序不可能正常终止。
    java 死锁产生的四个必要条件:
    • 1>互斥使用,即当资源被一个线程使用(占有)时,别的线程不能使用
    • 2>不可抢占,资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源,资源只能由资源占有者主动释放。
    • 3>请求和保持,即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的战友。
    • 4>循环等待,即存在一个等待队列:P1占有P2的资源,P2占有P3的资源,P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。
    当上述四个条件都成立的时候,便形成死锁。当然,死锁的情况下如果打破上述任何一个条件,便可让死锁消失。下面用java代码来模拟一下死锁的产生。
    解决死锁问题的方法是:一种是用synchronized,一种是用Lock显式锁实现。
    而如果不恰当的使用了锁,且出现同时要锁多个对象时,会出现死锁情况,如下:
    import java.util.Date;
    
    public class LockTest {
       public static String obj1 = "obj1";
       public static String obj2 = "obj2";
       public static void main(String[] args) {
          LockA la = new LockA();
          new Thread(la).start();
          LockB lb = new LockB();
          new Thread(lb).start();
       }
    }
    class LockA implements Runnable{
       public void run() {
          try {
             System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
             while(true){
                synchronized (LockTest.obj1) {
                   System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
                   Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会
                   synchronized (LockTest.obj2) {
                      System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                      Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试,占用了就不放
                   }
                }
             }
          } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }
    class LockB implements Runnable{
       public void run() {
          try {
             System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
             while(true){
                synchronized (LockTest.obj2) {
                   System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
                   Thread.sleep(3000); // 此处等待是给A能锁住机会
                   synchronized (LockTest.obj1) {
                      System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                      Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试,占用了就不放
                   }
                }
             }
          } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }
    运行结果:
    Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 开始执行
    Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 开始执行
    Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 锁住 obj2
    Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 锁住 obj1
    

      

    此时死锁产生。
    为了解决这个问题,我们不使用显示的去锁,我们用信号量去控制。
    信号量可以控制资源能被多少线程访问,这里我们指定只能被一个线程访问,就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间,我们可以根据这个超时时间,去做一个额外处理。
    对于无法成功获取的情况,一般就是重复尝试,或指定尝试的次数,也可以马上退出。
    来看下如下代码:
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.Semaphore;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class UnLockTest {
       public static String obj1 = "obj1";
       public static final Semaphore a1 = new Semaphore(1);
       public static String obj2 = "obj2";
       public static final Semaphore a2 = new Semaphore(1);
    
       public static void main(String[] args) {
          LockAa la = new LockAa();
          new Thread(la).start();
          LockBb lb = new LockBb();
          new Thread(lb).start();
       }
    }
    class LockAa implements Runnable {
       public void run() {
          try {
             System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
             while (true) {
                if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                   System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
                   if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                      System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                      Thread.sleep(60 * 1000); // do something
                   }else{
                      System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj2 失败");
                   }
                }else{
                   System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj1 失败");
                }
                UnLockTest.a1.release(); // 释放
                UnLockTest.a2.release();
                Thread.sleep(1000); // 马上进行尝试,现实情况下do something是不确定的
             }
          } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }
    class LockBb implements Runnable {
       public void run() {
          try {
             System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
             while (true) {
                if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                   System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
                   if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                      System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                      Thread.sleep(60 * 1000); // do something
                   }else{
                      System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj1 失败");
                   }
                }else{
                   System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj2 失败");
                }
                UnLockTest.a1.release(); // 释放
                UnLockTest.a2.release();
                Thread.sleep(10 * 1000); // 这里只是为了演示,所以tryAcquire只用1秒,而且B要给A让出能执行的时间,否则两个永远是死锁
             }
          } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }
    

     

    运行结果:
    Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 开始执行
    Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 开始执行
    Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 锁住 obj2
    Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 锁住 obj1
    Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockB 锁 obj1 失败
    Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockA 锁 obj2 失败
    Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj1
    Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj2
    

     

    采用lock锁 使用trylock 获取锁,并使用unlock释放锁 采用flag控制循环的结束
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    /**
     * @description  采用lock 锁 使用trylock 获取锁,并使用unlock释放锁 采用flag控制循环的结束
     **/
    public class LockTest3 {
        
        public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
        public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Thread t1 = new Thread(new LockA(),"线程A");
            Thread t2 = new Thread(new LockB(),"线程B");
    
            t1.start();
            t2.start();
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("主线程结束");
        }
    
        static class LockA implements Runnable{
    
            boolean fa = true;
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程A开始执行"+new Date());
                try {
                    while (fa){
                        if (LockTest3.lock1.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)){
                            System.out.println("线程A锁住lock1"+new Date());
                            if (LockTest3.lock2.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)){
                                System.out.println("线程A锁住lock2"+new Date());
                                fa =false;
                            }else {
                                System.out.println("线程A锁住lock2 失败"+new Date());
                            }
                        }else {
                            System.out.println("线程A锁住lock1 失败"+new Date());
                        }
    
                      /*  lock1.unlock();
                        lock2.unlock();*/
                        System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName());
                        if (lock1.isHeldByCurrentThread()){
                            lock1.unlock();
                            System.out.println("线程A释放lock1");
                        }
                        if (lock2.isHeldByCurrentThread()){
                            lock2.unlock();
                            System.out.println("线程A释放lock2");
                        }
                        Thread.sleep(2000);
                    }
                    System.out.println("线程A结束=============");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        static class LockB implements Runnable{
            boolean fb = true;
    
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程B开始执行"+new Date());
                try {
                    while (fb){
                        if (LockTest3.lock2.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)){
                            System.out.println("线程B锁住lock2"+new Date());
                            if (LockTest3.lock1.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)){
                                System.out.println("线程B锁住lock1"+new Date());
                                fb=false;
                            }else {
                                System.out.println("线程B锁住lock1 失败"+new Date());
                            }
                        }else {
                            System.out.println("线程B锁住lock2 失败"+new Date());
                        }
                    /*    lock1.unlock();
                        lock2.unlock();*/
                        System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName());
                        if (lock1.isHeldByCurrentThread()){
                            lock1.unlock();
                            System.out.println("线程B释放lock1");
                        }
                        if (lock2.isHeldByCurrentThread()){
                            lock2.unlock();
                            System.out.println("线程B释放lock2");
                        }
                        Thread.sleep(2000);
                    }
                    System.out.println("线程结束B=============");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }  

     输出结果

    线程A开始执行Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    线程A锁住lock1Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    线程A锁住lock2Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    当前线程线程A
    线程A释放lock1
    线程A释放lock2
    线程B开始执行Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    线程B锁住lock2Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    线程B锁住lock1Wed Dec 25 11:23:27 CST 2019
    当前线程线程B
    线程B释放lock1
    线程B释放lock2
    线程A结束=============
    线程结束B=============
    主线程结束
    

      

     

     

      

    哎...今天够累的,签到来了1...
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