java多线程学习之死锁的模拟和避免(实例讲解)
1.死锁
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。
2.模拟一个死锁
packagecom.tl.skyLine.thread;
importjava.util.Date;
/**
*Createdbytlon17/3/3.
*/
publicclassDeadLock{
publicstaticStringbowl="碗";
publicstaticStringchopsticks="筷子";
publicstaticvoidmain(String[]args){
LockAla=newLockA();
newThread(la).start();
LockBlb=newLockB();
newThread(lb).start();
}
}
classLockAimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健开始拿餐具吃饭");
while(true){
synchronized(DeadLock.bowl){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了碗");
Thread.sleep(3000);//此处等待是给B能锁住机会
synchronized(DeadLock.chopsticks){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了筷子");
Thread.sleep(60*1000);//为测试，占用了就不放
}
}
}
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
classLockBimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天开始拿餐具吃饭");
while(true){
synchronized(DeadLock.chopsticks){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了筷子");
Thread.sleep(3000);//此处等待是给A能锁住机会
synchronized(DeadLock.bowl){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了碗");
Thread.sleep(60*1000);//为测试，占用了就不放
}
}
}
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
结果：
FriMar0316:34:36CST2017陈顶天开始拿餐具吃饭 FriMar0316:34:37CST2017陈顶天抢到了筷子 FriMar0316:34:36CST2017邹保健开始拿餐具吃饭 FriMar0316:34:37CST2017邹保健抢到了碗
结果陈顶天同学抢到了参筷子，拿着不放，邹保健同学抢到了碗，也死活不放手，但是只有一双筷子和一双碗，结果就是双双饿死。。。
3.避免死锁
假如我们是陈顶天和邹保健同学的同事，肯定不忍心看到他们饿死，那么怎么办呢？
我们就要采取方法避免思索的发生，这边介绍两种方法，一种是加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁）；另一种是加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁）；
3.1加锁顺序
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。我们上面的代码为了模拟死锁，将线程LockA与LockB两位同事的抢夺资源顺序做了一个调整，LockA先抢碗，然后sleep3秒，LockB先抢筷子，我们现在把争夺资源顺序改一下，两个线程都是先抢碗，再抢筷子，严格按照这个顺序运行，那么A抢到碗以后，B去争夺资源，必须从抢碗开始，不能在抢不到碗的情况下去抢筷子，这样就避免死锁的发生，这也是避免死锁最简单的方法。
代码修改如下：
/**
*Createdbytlon17/3/3.
*/
publicclassUnDeadLock{
publicstaticStringbowl="碗";
publicstaticStringchopsticks="筷子";
publicstaticvoidmain(String[]args){
LockAla=newLockA();
newThread(la).start();
LockBlb=newLockB();
newThread(lb).start();
}
}
classLockAimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健开始拿餐具吃饭");
while(true){
synchronized(UnDeadLock.bowl){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了碗");
synchronized(UnDeadLock.chopsticks){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了筷子");
}
}
Thread.sleep(5000);
}
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
classLockBimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天开始拿餐具吃饭");
while(true){
synchronized(UnDeadLock.bowl){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了碗");
synchronized(UnDeadLock.chopsticks){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了筷子");
}
}
Thread.sleep(5000);
}
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
此时运行结果
FriMar2411:16:51CST2017邹保健开始拿餐具吃饭 FriMar2411:16:51CST2017陈顶天开始拿餐具吃饭 FriMar2411:16:51CST2017邹保健抢到了碗 FriMar2411:16:51CST2017邹保健抢到了筷子 FriMar2411:16:51CST2017陈顶天抢到了碗 FriMar2411:16:51CST2017陈顶天抢到了筷子 FriMar2411:16:56CST2017邹保健抢到了碗 FriMar2411:16:56CST2017邹保健抢到了筷子 FriMar2411:16:56CST2017陈顶天抢到了碗 FriMar2411:16:56CST2017陈顶天抢到了筷子 FriMar2411:17:01CST2017邹保健抢到了碗 FriMar2411:17:01CST2017邹保健抢到了筷子
就不会再出现死锁的情况了。
3.2加锁时效
加锁时效的原理就是：给每一个访问线程增加访问时效，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（此时就打破了造成死锁的四个原因中的第三个原因），然后等待一段随机的时间再重试。
为了实现这个目标，我们不使用显示的去锁，我而是用信号量Semaphore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。
packagecom.tl.skyLine.thread;
importjava.util.Date;
importjava.util.concurrent.Semaphore;
importjava.util.concurrent.TimeUnit;
/**
*Createdbytlon17/3/3.
*/
publicclassUnDeadLock{
publicstaticStringbowl="碗";
//信号量可以碗只能能被一个线程同时访问
publicstaticfinalSemaphorea1=newSemaphore(1);
publicstaticStringchopsticks="筷子";
//信号量可以筷子只能能被一个线程同时访问
publicstaticfinalSemaphorea2=newSemaphore(1);
publicstaticvoidmain(String[]args){
LockAala=newLockAa();
newThread(la).start();
LockBalb=newLockBa();
newThread(lb).start();
}
}
classLockAaimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健开始拿餐具吃饭");
while(true){
if(UnDeadLock.a1.tryAcquire(1,TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了碗");
if(UnDeadLock.a2.tryAcquire(1,TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健抢到了筷子,凑齐了餐具,准备吃饭");
Thread.sleep(60*1000*10);//抢到餐具就开始吃饭,吃饭时间十分钟
}else{
System.out.println(newDate().toString()+"筷子已经被抢走了,邹保健抢筷子失败");
}
}else{
System.out.println(newDate().toString()+"碗已经被抢走了,邹保健抢碗失败");
}
UnDeadLock.a1.release();//释放
UnDeadLock.a2.release();
System.out.println(newDate().toString()+"邹保健把抢到的部分餐具又放回原处");
Thread.sleep(1000);//马上进行尝试，现实情况下dosomething是不确定的
}
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
classLockBaimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天开始拿餐具吃饭");
while(true){
if(UnDeadLock.a2.tryAcquire(1,TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了筷子");
if(UnDeadLock.a1.tryAcquire(1,TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天抢到了碗,凑齐了餐具,准备吃饭");
Thread.sleep(60*1000*10);//抢到餐具就开始吃饭,吃饭时间十分钟
}else{
System.out.println(newDate().toString()+"碗已经被抢走了,陈顶天抢碗失败");
}
}else{
System.out.println(newDate().toString()+"筷子已经被抢走了,陈顶天抢筷子失败");
}
UnDeadLock.a1.release();//释放
UnDeadLock.a2.release();
System.out.println(newDate().toString()+"陈顶天把抢到的部分餐具又放回原处");
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(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
结果
FriMar0318:12:07CST2017邹保健开始拿餐具吃饭 FriMar0318:12:07CST2017陈顶天开始拿餐具吃饭 FriMar0318:12:07CST2017邹保健抢到了碗 FriMar0318:12:07CST2017陈顶天抢到了筷子 FriMar0318:12:08CST2017筷子已经被抢走了,邹保健抢筷子失败 FriMar0318:12:08CST2017邹保健把抢到的部分餐具又放回原处 FriMar0318:12:08CST2017陈顶天抢到了碗,凑齐了餐具,准备吃饭 FriMar0318:12:10CST2017碗已经被抢走了,邹保健抢碗失败 FriMar0318:12:10CST2017邹保健把抢到的部分餐具又放回原处 FriMar0318:12:11CST2017邹保健抢到了碗 FriMar0318:12:11CST2017邹保健抢到了筷子,凑齐了餐具,准备吃饭
很明显看到，我们打破了满足死锁的第三条，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，当没有完全抢到碗和筷子的时候，两个人（线程）全部释放占有的资源，重新开始争抢资源，这样一个人抢到碗和筷子之后，吃饱再给另一个吃，这样你就成功了拯救了你的两位同事！
Semaphoreapi：
acquire publicvoidacquire() throwsInterruptedException 从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。获取一个许可（如果提供了一个）并立即返回，将可用的许可数减1。 如果没有可用的许可，则在发生以下两种情况之一前，禁止将当前线程用于线程安排目的并使其处于休眠状态： 某些其他线程调用此信号量的release()方法，并且当前线程是下一个要被分配许可的线程；或者 其他某些线程中断当前线程。 如果当前线程： 被此方法将其已中断状态设置为on；或者 在等待许可时被中断。 则抛出InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。 抛出： InterruptedException-如果当前线程被中断 release publicvoidrelease() 释放一个许可，将其返回给信号量。释放一个许可，将可用的许可数增加1。如果任意线程试图获取许可，则选中一个线程并将刚刚释放的许可给予它。然后针对线程安排目的启用（或再启用）该线程。 不要求释放许可的线程必须通过调用acquire()来获取许可。通过应用程序中的编程约定来建立信号量的正确用法。
wait()与sleep()的区别：
sleep()方法只让出了CPU，而并不会释放同步资源锁！！！
wait()方法则是指当前线程让自己暂时退让出同步资源锁，以便其他正在等待该资源的线程得到该资源进而运行;
以上这篇java多线程学习之死锁的模拟和避免(实例讲解)就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持毛票票。