• 一、死锁产生的条件
  • 二、静态的锁顺序死锁
  • 三、动态的锁顺序死锁:
  • 四、协作对象之间发生的死锁:
    • 五、总结

    一、死锁产生的条件

    一般来说,要出现死锁问题需要满足以下条件:

    1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个线程使用。
    2. 请求与保持条件:一个线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:线程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺。
    4. 循环等待条件:若干线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

    在JAVA编程中,有3种典型的死锁类型:
    静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间发生的死锁。

    二、静态的锁顺序死锁

    a和b两个方法都需要获得A锁和B锁。一个线程执行a方法且已经获得了A锁,在等待B锁;另一个线程执行了b方法且已经获得了B锁,在等待A锁。这种状态,就是发生了静态的锁顺序死锁。

    1. //可能发生静态锁顺序死锁的代码
    2. class StaticLockOrderDeadLock {
    3. private final Object lockA = new Object();
    4. private final Object lockB = new Object();
    5. public void a() {
    6. synchronized (lockA) {
    7. synchronized (lockB) {
    8. System.out.println("function a");
    9. }
    10. }
    11. }
    12. public void b() {
    13. synchronized (lockB) {
    14. synchronized (lockA) {
    15. System.out.println("function b");
    16. }
    17. }
    18. }
    19. }

    解决静态的锁顺序死锁的方法就是:所有需要多个锁的线程,都要以相同的顺序来获得锁。

    1. //正确的代码
    2. class StaticLockOrderDeadLock {
    3. private final Object lockA = new Object();
    4. private final Object lockB = new Object();
    5. public void a() {
    6. synchronized (lockA) {
    7. synchronized (lockB) {
    8. System.out.println("function a");
    9. }
    10. }
    11. }
    12. public void b() {
    13. synchronized (lockA) {
    14. synchronized (lockB) {
    15. System.out.println("function b");
    16. }
    17. }
    18. }
    19. }

    三、动态的锁顺序死锁:

    动态的锁顺序死锁是指两个线程调用同一个方法时,传入的参数颠倒造成的死锁。如下代码,一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountA,accountB;另一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountB,accountA。此时就可能发生在静态的锁顺序死锁中存在的问题,即:第一个线程获得了accountA锁并等待accountB锁,第二个线程获得了accountB锁并等待accountA锁。

    1. //可能发生动态锁顺序死锁的代码
    2. class DynamicLockOrderDeadLock {
    3. public void transefMoney(Account fromAccount, Account toAccount, Double amount) {
    4. synchronized (fromAccount) {
    5. synchronized (toAccount) {
    6. //...
    7. fromAccount.minus(amount);
    8. toAccount.add(amount);
    9. //...
    10. }
    11. }
    12. }
    13. }

    动态的锁顺序死锁解决方案如下:使用System.identifyHashCode来定义锁的顺序。确保所有的线程都以相同的顺序获得锁。

    1. //正确的代码
    2. class DynamicLockOrderDeadLock {
    3. private final Object myLock = new Object();
    4. public void transefMoney(final Account fromAccount, final Account toAccount, final Double amount) {
    5. class Helper {
    6. public void transfer() {
    7. //...
    8. fromAccount.minus(amount);
    9. toAccount.add(amount);
    10. //...
    11. }
    12. }
    13. int fromHash = System.identityHashCode(fromAccount);
    14. int toHash = System.identityHashCode(toAccount);
    15. if (fromHash < toHash) {
    16. synchronized (fromAccount) {
    17. synchronized (toAccount) {
    18. new Helper().transfer();
    19. }
    20. }
    21. } else if (fromHash > toHash) {
    22. synchronized (toAccount) {
    23. synchronized (fromAccount) {
    24. new Helper().transfer();
    25. }
    26. }
    27. } else {
    28. synchronized (myLock) {
    29. synchronized (fromAccount) {
    30. synchronized (toAccount) {
    31. new Helper().transfer();
    32. }
    33. }
    34. }
    35. }
    36. }
    37. }

    四、协作对象之间发生的死锁:

    有时,死锁并不会那么明显,比如两个相互协作的类之间的死锁,比如下面的代码:一个线程调用了Taxi对象的setLocation方法,另一个线程调用了Dispatcher对象的getImage方法。此时可能会发生,第一个线程持有Taxi对象锁并等待Dispatcher对象锁,另一个线程持有Dispatcher对象锁并等待Taxi对象锁。

    1. //可能发生死锁
    2. class Taxi {
    3. private Point location, destination;
    4. private final Dispatcher dispatcher;
    5. public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
    6. this.dispatcher = dispatcher;
    7. }
    8. public synchronized Point getLocation() {
    9. return location;
    10. }
    11. public synchronized void setLocation(Point location) {
    12. this.location = location;
    13. if (location.equals(destination))
    14. dispatcher.notifyAvailable(this);//外部调用方法,可能等待Dispatcher对象锁
    15. }
    16. }
    17. class Dispatcher {
    18. private final Set<Taxi> taxis;
    19. private final Set<Taxi> availableTaxis;
    20. public Dispatcher() {
    21. taxis = new HashSet<Taxi>();
    22. availableTaxis = new HashSet<Taxi>();
    23. }
    24. public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
    25. availableTaxis.add(taxi);
    26. }
    27. public synchronized Image getImage() {
    28. Image image = new Image();
    29. for (Taxi t : taxis)
    30. image.drawMarker(t.getLocation());//外部调用方法,可能等待Taxi对象锁
    31. return image;
    32. }
    33. }

    上面的代码中, 我们在持有锁的情况下调用了外部的方法,这是非常危险的(可能发生死锁)。为了避免这种危险的情况发生, 我们使用开放调用。如果调用某个外部方法时不需要持有锁,我们称之为开放调用。

    解决协作对象之间发生的死锁:需要使用开放调用,即避免在持有锁的情况下调用外部的方法。

    1. //正确的代码
    2. class Taxi {
    3. private Point location, destination;
    4. private final Dispatcher dispatcher;
    5. public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
    6. this.dispatcher = dispatcher;
    7. }
    8. public synchronized Point getLocation() {
    9. return location;
    10. }
    11. public void setLocation(Point location) {
    12. boolean flag = false;
    13. synchronized (this) {
    14. this.location = location;
    15. flag = location.equals(destination);
    16. }
    17. if (flag)
    18. dispatcher.notifyAvailable(this);//使用开放调用
    19. }
    20. }
    21. class Dispatcher {
    22. private final Set<Taxi> taxis;
    23. private final Set<Taxi> availableTaxis;
    24. public Dispatcher() {
    25. taxis = new HashSet<Taxi>();
    26. availableTaxis = new HashSet<Taxi>();
    27. }
    28. public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
    29. availableTaxis.add(taxi);
    30. }
    31. public Image getImage() {
    32. Set<Taxi> copy;
    33. synchronized (this) {
    34. copy = new HashSet<Taxi>(taxis);
    35. }
    36. Image image = new Image();
    37. for (Taxi t : copy)
    38. image.drawMarker(t.getLocation());//使用开放调用
    39. return image;
    40. }
    41. }

    五、总结

    综上,是常见的3种死锁的类型。即:静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间的死锁。在写代码时,要确保线程在获取多个锁时采用一致的顺序。同时,要避免在持有锁的情况下调用外部方法。