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Java---多线程之死锁
阅读量:791 次
发布时间:2023-01-27

本文共 1624 字,大约阅读时间需要 5 分钟。

死锁(Deadlock)的概念在计算机科学中是一个主要的临界问题,尤其在多线程和多处理器环境中。死锁指的是一个或多个线程被阻塞,无法继续执行任务,因为它们需要一些资源(如锁定对象或内存)而这些资源一直处于另一个或多个线程的手中。这样的情况会导致系统资源无法被有效利用,且程序无法继续正常运作。

deadlock-deadlock.com - 死锁的两种主要情况

在实际编程中,死锁通常有以下两种典型情况:

  • 单个锁情况(单一资源竞争)

    这种情况最简单的表现是多个线程共享同一个锁定对象。例如,假设线程A尝试获取锁定对象,然后执行某些操作后释放锁定。与此同时,线程B也尝试获取同一锁定对象,但由于锁定对象已被线程A占用,线程B不得不等待直到线程A释放锁定。这可能引发死锁的情况,当线程A在释放锁定的同时,线程B也需要使用该锁定,但冲突可能导致其中一个线程无法继续执行。这种情况下,通常需要重新设计程序的并发访问逻辑,以确保资源不会被长时间占据。

  • 多个锁情况(多资源竞争)

    这种情况更复杂一些。在线程A需要锁定对象A和锁定对象B的同时运行,而线程B同样需要锁定对象A和锁定对象B。假设线程A先获取锁定对象A,并开始等待锁定对象B的同时,线程B获取锁定对象B并等待锁定对象A。在这种情况下,两个线程可能会相互等待所需资源,从而引发死锁。这种死锁通常具有随机性,但严重威胁系统的稳定性。要解决这种情况,需要在程序设计阶段就将多个锁资源整合成一个综合锁定,以避免相互等待。

  • 避免死锁的关键原则

    在避免死锁时,需要从程序设计的角度进行优化,确保在多线程环境下资源不会过度竞争。以下是一些关键原则:

  • 设计并发访问的资源结构

    在进入复杂的并发编程之前,需要绘制出所有线程所涉及的临界资源分布图(Deadlock Graph)。然后,根据图中的资源依赖关系识别潜在的死锁风险,并重新设计线程的资源获取方式。

  • 减少临界资源的数量

    尽量避免在多个线程中共享过多临界资源。如果可能,尝试将一组相关资源合并成一个单一资源,从而减少死锁的可能性。

  • 采用适当的等待/通知机制

    使用 wait()notify() 方法可以更好地管理同步块中线程的等待与激活过程,而不要简单使用 sleep(),因为 sleep() 会占用CPU资源并不会释放任何锁定。

  • 遵循同步设计原则

    • 同步块中的代码越小越好。
    • 避免在持有锁定时执行阻塞性操作,如 InputStream.read()
    • 不要在持有一个锁定时调用另一个资源的olley method(除非绝对可以获得锁定),这通常被认为是最容易引发死锁的来源。
  • 关于 wait()notify() 方法

    在 Java 中,wait()notify() 方法是用于在同步块中协调线程运行的重要工具。但需要注意以下几点:

    • wait() 方法会释放当前线程所持有的锁定,其他线程可以通过 notify() 激活。
    • sleep() 方法可以在同步块外使用,但不会释放锁定,因此要谨慎使用。
    • wait()sleep() 在性能上更优,因为它不会占用CPU资源。

    同期设计的总结

    死锁的解决并非靠编写更多的代码,而是要从程序设计的角度去预防死锁的发生。通过合理架构和管理临界资源,可以有效减少死锁的风险。在实际的编程中,应该将死锁的可能性建模,并在设计阶段就采取预防措施。正确的资源管理和及时的线程调度策略,才是应对多线程环境中死锁问题的关键。

    在Java程序设计中,使用artment e.g. LockReentrantLock 可能会使资源管理更加灵活和安全。无论哪种方式,最重要的是要避免让线程A等待线程B,而线程B又在等待线程A使用某个资源,否则死锁将不可避免地发生。

    请注意:本文仅提供信息目的,具体实现应遵守相关法律法规,并确保程序符合使用条款。对于Java程序设计,建议参考官方文档和权威资源,确保最优的实践方法。

    转载地址:http://zbryk.baihongyu.com/

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