java并发编程死锁定义及如何避免死锁

目录
  • 场景模拟分析
    • 场景一：狭路相逢
    • 场景二：冷战
    • 场景三：哲学家就餐
    • 场景四：竞争资源
  • 死锁是什么？
    • 产生死锁的的四个条件如下：
  • 如何避免死锁？
    • 方案一：破坏不剥夺条件
    • 方案二：破坏请求与保持条件
    • 方案三：破坏循环等待条件
    • 方案四：破坏互斥条件

场景模拟分析

场景一：狭路相逢

在星期天的早上十点半，你在公路上开着车，这是一条窄路，只能容纳一辆车。这时，迎面又驶来一辆车，你们都走到一半，谁也不想倒回去，于是各不相让。陷入无尽的等待。

场景二：冷战

你和她吵架了，谁也不理谁，甚至晚饭时间都各自煮饭。你在炒京酱肉丝，她在做葱烤鲫鱼。炒到一半你发现小葱被她全部拿走了，于是你默默等待她做好菜后再去拿。殊不知她也在等待你炒完菜后来拿酱油。

场景三：哲学家就餐

你和四个好朋友坐在圆形餐桌旁，你们只做两件事情：吃饭，或者思考。吃饭的时候，你们就停止思考。思考的时候，也停止吃饭。每个人面前有一碗兰州炒饭。并且每个人左右两边各有一根筷子。你们必须要拿到两根筷子才能开始吃饭。吃完后再放下筷子，让别人可以使用。吃了一会之后，每个人都拿起了自己左手边的筷子，导致每个人都只有一根筷子，并且等待别人吃完放下筷子给自己。可惜，没有人吃到饭，所以没有人会放下筷子。（著名的哲学家就餐问题）

场景四：竞争资源

你有两个线程 A 和 B ，各自在加锁的状态下运行。 A 持有一部分资源，并且等待 B 线程中的资源以完成自己的工作，而此时 B 线程也在等待 A 中的资源以完成自己的工作。由于他们都是锁定状态，所以他们必须完成了自己的工作后，自己持有的资源才能释放。于是线程无休止的等待，导致死锁。

死锁是什么？

上述四个场景都是程序员在工作或生活中会遇到的问题，人生就像是一个进程，时间是我们的主线程，期间做的每一件事都是开启的一个子线程。当多件事冲突时，并发问题就产生了。以上场景都指向同一类并发问题：死锁。

当两个以上的运算单元，双方都在等待对方停止运行，以获取系统资源，但是没有一方提前退出时，就称为死锁。

产生死锁的的四个条件如下：

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，在没使用完之前，不能强行剥夺；

4、循环等待条件：多个进程之间形成一种互相循环等待资源的关系。

并发带来压力，有的人或有的程序，会因为承受不住压力而崩溃，情绪崩溃和程序崩溃没什么两样。当然，不论是做人还是写程序，面对问题时，正确的做法都应是采取策略，解除死锁。

如何避免死锁？

死锁一旦发生，便无法解除。我们能做的只能尽量避免死锁。要避免死锁，只需破坏产生死锁的四个条件之一即可。

方案一：破坏不剥夺条件

你想起书中所言：退一步海阔天空。但你也深知公平好过忍让。正值周赛时间，你摇下车窗，对对面的兄弟喊道：咱来比赛一场力扣周赛，谁输了谁倒出去让另一个人过吧！于是你们打开力扣，开始答题。半小时后，你凭借高超的代码水平 AC 了全部题目。对面司机对你拱手道：技不如人，甘拜下风。于是他倒了回去，让出了自己的一半路。最终你们都得以顺利通行。

破坏不剥夺条件：让对面的司机放弃了自己已有的资源。

方案二：破坏请求与保持条件

你在炒菜时发现没有小葱，于是你换位思考，想到她会不会也缺少自己用着的材料。虽然她还在和你冷战，但你劝解自己一个大老爷们不应该和女孩子置气，于是你主动把自己用着的所有材料拿给了她。她感受到你设身处地为她着想，大为感动，你们和好如初。之后她为你们两个人一起炒了京酱肉丝和葱烤鲫鱼。

破坏请求与保持条件：在自己需要的材料缺少时，主动放弃自己持有的资源，防止出现互相等待。

方案三：破坏循环等待条件

你和你的朋友们决定给筷子编上号：1~5。规定每个人拿筷子时必须先拿到自己两边的筷子中号码小的那一根，再去拿号码大的那一根。如果小的那一根没有拿到，不能先拿大的。当你们开始吃饭时，由于数字 5 不可能被一个人单独拿到。因为他旁边的另一根筷子编号必定比 5 小，所以不会再出现每个人都拿着一根的无限等待情形。

破坏循环等待条件：由于筷子指定了编号和获取规则，所以每个锁定状态都将按照顺序执行，于是便杜绝了环路等待条件。

方案四：破坏互斥条件

你在运行两个线程前，预先将线程 A 和 B 中的资源拷贝一份，让他们不需互相等待对方的资源，于是两个线程都得以顺利运行。

破坏互斥条件：由于每次使用时都拷贝一份，所以一个资源可以被多个进程使用。

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