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淺談死鎖原理

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摘要:死鎖通常發(fā)生在多個線程同時但以不同的順序請求同一組鎖的時候?,F(xiàn)在和對象被兩個不同的線程鎖住了。更復雜的死鎖死鎖可能不止包含個線程,這讓檢測死鎖變得更加困難。

死鎖是兩個或更多線程阻塞著等待其它處于死鎖狀態(tài)的線程所持有的鎖。死鎖通常發(fā)生在多個線程同時但以不同的順序請求同一組鎖的時候。

例如,如果線程1鎖住了A,然后嘗試對B進行加鎖,同時線程2已經鎖住了B,接著嘗試對A進行加鎖,這時死鎖就發(fā)生了。線程1永遠得不到B,線程2也永遠得不到A,并且它們永遠也不會知道發(fā)生了這樣的事情。為了得到彼此的對象(A和B),它們將永遠阻塞下去。這種情況就是一個死鎖。

該情況如下:

Thread 1  locks A, waits for B
Thread 2  locks B, waits for A

這里有一個TreeNode類的例子,它調用了不同實例的synchronized方法:

public class TreeNode {
    TreeNode parent   = null;  
    List children = new ArrayList();

    public synchronized void addChild(TreeNode child){
        if(!this.children.contains(child)) {
            this.children.add(child);
            child.setParentOnly(this);
        }
    }

    public synchronized void addChildOnly(TreeNode child){
        if(!this.children.contains(child){
            this.children.add(child);
        }
    }

    public synchronized void setParent(TreeNode parent){
        this.parent = parent;
        parent.addChildOnly(this);
    }

    public synchronized void setParentOnly(TreeNode parent){
        this.parent = parent;
    }
}

如果線程1調用parent.addChild(child)方法的同時有另外一個線程2調用child.setParent(parent)方法,兩個線程中的parent表示的是同一個對象,child亦然,此時就會發(fā)生死鎖。下面的偽代碼說明了這個過程:

Thread 1: parent.addChild(child); //locks parent
          --> child.setParentOnly(parent);

Thread 2: child.setParent(parent); //locks child
          --> parent.addChildOnly()

首先線程1調用parent.addChild(child)。因為addChild()是同步的,所以線程1會對parent對象加鎖以不讓其它線程訪問該對象。

然后線程2調用child.setParent(parent)。因為setParent()是同步的,所以線程2會對child對象加鎖以不讓其它線程訪問該對象。

現(xiàn)在child和parent對象被兩個不同的線程鎖住了。接下來線程1嘗試調用child.setParentOnly()方法,但是由于child對象現(xiàn)在被線程2鎖住的,所以該調用會被阻塞。線程2也嘗試調用parent.addChildOnly(),但是由于parent對象現(xiàn)在被線程1鎖住,導致線程2也阻塞在該方法處?,F(xiàn)在兩個線程都被阻塞并等待著獲取另外一個線程所持有的鎖。

注意:像上文描述的,這兩個線程需要同時調用parent.addChild(child)和child.setParent(parent)方法,并且是同一個parent對象和同一個child對象,才有可能發(fā)生死鎖。上面的代碼可能運行一段時間才會出現(xiàn)死鎖。

這些線程需要同時獲得鎖。舉個例子,如果線程1稍微領先線程2,然后成功地鎖住了A和B兩個對象,那么線程2就會在嘗試對B加鎖的時候被阻塞,這樣死鎖就不會發(fā)生。因為線程調度通常是不可預測的,因此沒有一個辦法可以準確預測什么時候死鎖會發(fā)生,僅僅是可能會發(fā)生。

更復雜的死鎖

死鎖可能不止包含2個線程,這讓檢測死鎖變得更加困難。下面是4個線程發(fā)生死鎖的例子:

Thread 1  locks A, waits for B
Thread 2  locks B, waits for C
Thread 3  locks C, waits for D
Thread 4  locks D, waits for A

線程1等待線程2,線程2等待線程3,線程3等待線程4,線程4等待線程1。

數(shù)據(jù)庫的死鎖

更加復雜的死鎖場景發(fā)生在數(shù)據(jù)庫事務中。一個數(shù)據(jù)庫事務可能由多條SQL更新請求組成。當在一個事務中更新一條記錄,這條記錄就會被鎖住避免其他事務的更新請求,直到第一個事務結束。同一個事務中每一個更新請求都可能會鎖住一些記錄。

當多個事務同時需要對一些相同的記錄做更新操作時,就很有可能發(fā)生死鎖,例如:

Transaction 1, request 1, locks record 1 for update
Transaction 2, request 1, locks record 2 for update
Transaction 1, request 2, tries to lock record 2 for update.
Transaction 2, request 2, tries to lock record 1 for update.

因為鎖發(fā)生在不同的請求中,并且對于一個事務來說不可能提前知道所有它需要的鎖,因此很難檢測和避免數(shù)據(jù)庫事務中的死鎖。


原文 Deadlock
譯者 申章
校對 丁一
via ifeve.com

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