如何避免 Java 线程死锁?

2021-04-29 20:50发布

7条回答
Java斗罗 -每天都在写bug....
1楼 · 2021-05-10 19:08.采纳回答

1.线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源,导致这些线程处于等待状态,无法前往执行。当线程进入对象的synchronized代码块时,便占有了资源,直到它退出该代码块或者调用wait方法,才释放资源,在此期间,其他线程将不能进入该代码块。当线程互相持有对方所需要的资源时,会互相等待对方释放资源,如果线程都不主动释放所占有的资源,将产生死锁。

2.从根部解决(从产生死锁的原因入手)

  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占有。

  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。

3.有序资源分配法

4.银行家算法


我想吃肉
2楼 · 2021-04-30 13:34

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)。
(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。


杨晓春
3楼 · 2021-04-30 16:45

如何避免Java死锁? 是Java面试中最受欢迎的问题之一,也是本季多线程的风格,主要是在高层提出,并带有很多后续问题。 尽管问题看起来很基础,但是一旦您开始深入研究,大多数Java开发人员就会陷入困境。

面试问题始于“什么是僵局?”

当两个或多个线程正在等待彼此释放所需的资源(锁定)并无限期陷入困境时,答案很简单,这种情况称为死锁。 它只会在多任务 或多线程的情况下发生。

如何检测Java中的死锁?

尽管这可能会有很多答案,但我的版本是:如果我看到一个嵌套的同步块或从另一个调用一个同步方法,或者试图锁定另一个对象,那么我将看一下代码,那么很有可能发生死锁如果开发人员不是很谨慎。

另一种方法是在运行应用程序时实际上陷入僵局时找到它,尝试进行线程转储,在Linux中,您可以通过“ kill -3”命令执行此操作,这将在应用程序日志文件中打印所有线程的状态您可以看到哪个线程锁定在哪个对象上。

您可以使用fastthread.io之类的工具来分析该线程转储,该工具允许您上载线程转储并进行分析。

另一种方法是使用jConsole / VisualVM ,它将确切显示正在锁定的线程以及在哪个对象上。


Java线程死锁需要如何解决,这个问题一直在我们不断的使用中需要只有不断的关键。不幸的是,使用上锁会带来其他问题。让我们来看一些常见问题以及相应的解决方法: Java线程死锁 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那些根本不可能被释放的锁,从而导致所有的工作都无法完成。假设有两个线程,分别代表两个饥饿的人,他们必须共享刀叉并轮流吃饭。他们都需要获得两个锁:共享刀和共享叉的锁。 假如线程 “A”获得了刀,而线程“B”获得了叉。线程“A”就会进入阻塞状态来等待获得叉,而线程“B”则阻塞来等待“A”所拥有的刀。这只是人为设计的例子,但尽管在运行时很难探测到,这类情况却时常发生。虽然要探测或推敲各种情况是非常困难的,但只要按照下面几条规则去设计系统,就能够避免Java线程死锁问题: 让所有的线程按照同样的顺序获得一组锁。这种方法消除了 X 和 Y 的拥有者分别等待对方的资源的问题。 将多个锁组成一组并放到同一个锁下。前面Java线程死锁的例子中,可以创建一个银器对象的锁。于是在获得刀或叉之前都必须获得这个银器的锁。 将那些不会阻塞的可获得资源用变量标志出来。当某个线程获得银器对象的锁时,就可以通过检查变量来判断是否整个银器集合中的对象锁都可获得。如果是,它就可以获得相关的锁,否则,就要释放掉银器这个锁并稍后再尝试。 最重要的是,在编写代码前认真仔细地设计整个系统。多线程是困难的,在开始编程之前详细设计系统能够帮助你避免难以发现Java线程死锁的问题。 Volatile 变量,volatile 关键字是 Java 语言为优化编译器设计的。以下面的代码为例: 1.class VolatileTest {
2.public void foo() {
3.boolean flag = false;
4.if(flag) {
5.//this could happen
6.}
7.}
8.} 一个优化的编译器可能会判断出if部分的语句永远不会被执行,就根本不会编译这部分的代码。如果这个类被多线程访问, flag被前面某个线程设置之后,在它被if语句测试之前,可以被其他线程重新设置。用volatile关键字来声明变量,就可以告诉编译器在编译的时候,不需要通过预测变量值来优化这部分的代码。 无法访问的Java线程死锁有时候虽然获取对象锁没有问题,线程依然有可能进入阻塞状态。在 Java 编程中IO就是这类问题最好的例子。当线程因为对象内的IO调用而阻塞时,此对象应当仍能被其他线程访问。该对象通常有责任取消这个阻塞的IO操作。造成阻塞调用的线程常常会令同步任务失败。如果该对象的其他方法也是同步的,当线程被阻塞时,此对象也就相当于被冷冻住了。 其他的线程由于不能获得对象的Java线程死锁,就不能给此对象发消息(例如,取消 IO 操作)。必须确保不在同步代码中包含那些阻塞调用,或确认在一个用同步阻塞代码的对象中存在非同步方法。尽管这种方法需要花费一些注意力来保证结果代码安全运行,但它允许在拥有对象的线程发生阻塞后,该对象仍能够响应其他线程。

嘿呦嘿呦拔萝卜
5楼 · 2021-04-30 18:19

所谓死锁,是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。很显然,如果没有外力的作用,那麽死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。从上面的例子可以看出,计算机系统产生死锁的根本原因就是资源有限且操作不当。即:一种原因是系统提供的资源太少了,远不能满足并发进程对资源的需求。这种竞争资源引起的死锁是我们要讨论的核心。

靓猴一枚
6楼 · 2021-05-08 19:10
public class DeadLockFixed {/**     * Both method are now requesting lock in same order, first Integer and then String.     * You could have also done reverse e.g. first String and then Integer,     * both will solve the problem, as long as both method are requesting lock     * in consistent order.     */public void method1() {synchronized (Integer.class) {System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");synchronized (String.class) {System.out.println("Aquired lock on String.class object");}}}public void method2() {synchronized (Integer.class) {System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");synchronized (String.class) {System.out.println("Aquired lock on String.class object");}}}}

现在将没有任何死锁,因为这两个方法都以相同的顺序访问Integer和String类文字的锁。 因此,如果线程A获得了对Integer对象的锁定,则线程B直到线程A释放Integer锁定后才会继续进行,即使线程B持有字符串锁,线程A也不会被阻塞,因为现在线程B不会期望线程A释放整数锁可继续进行。


一个Ai
7楼 · 2021-05-14 15:17
  • 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占有。

  • 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。


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