多线程的死锁

俗话说,人多好办事!在程序里也是这样,如果是同一个应用程序需要并行处理多件任务,那就可以创建多条线程。但是人多了,往往会出现冲突,使得这个工作无法再进行下去了,(三个和尚没水喝啊!)这就是“死锁”。
死锁,举个形象的例子,就像3(A、B、C)个人在玩3个球(1、2、3),规则很简单:每个人都必须先拿到自己左手边的球,才能拿自己右边的球,两手都有球之后,才能把球都放下。

image

这个游戏看起来似乎可以永远进行下去,但是若干局之后,如果三个人刚好都只拿到左手边的球,都等着那右手边的球,但是因为谁都不能放手,那么这三个人(线程)都将陷入无尽的等待中了,这就是传说中的“死锁”。
下面就用Java举例,例子中已经创建了3个boolean型的静态变量ball1、ball2、ball3(初始值为FALSE),TRUE代表球被拿起,FALSE代表球仍放在地上,接下来就是3个线程类:


  1 
  2 Class PlayerA extends Thread //A的线程 
  3 {
  4 	Public void run() {
  5 		While(TRUE){ //无限循环 
  6 			While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 
  7 			ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 
  8 			While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待 
  9 			ball1=TRUE; //拿起ball1 
 10 			System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 11 			ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 
 12 			}
 13       }
 14 }
 15 
 16 
 17 Class PlayerB extends Thread //B的线程 
 18 {
 19 	Public void run() {
 20 		While(TRUE) {//无限循环 
 21 			While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待 
 22 			ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起 
 23 			While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 
 24 			ball2=TRUE; //拿起ball2 
 25 			System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 26 			ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球 
 27 		}
 28 	}
 29 }
 30 
 31 
 32 Class PlayerC extends Thread{  //C的线程 
 33 
 34 	Public void run() {
 35 		While(TRUE){  //无限循环 
 36 				While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 
 37 				ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起 
 38 				While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 
 39 				ball3=TRUE; //拿起ball1 
 40 				System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 41 				ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球 
 42 		}
 43 	}
 44 }
 45 

Main()函数略,运行这个程序,你会看到有若干行打印信息后,就不再有输出,那么就说明它“死锁”了。
那么我们如何来消除“死锁”呢?首先,让我们来看看产生“死锁”的必要条件:
1. 互斥,就是说多个线程不能同时使用同一资源,比如,当线程A使用该资源时,B线程只能等待A释放后才能使用;
2. 占有等待,就是某线程必须同时拥有N个资源才能完成任务,否则它将占用已经拥有的资源直到拥有他所需的所有资源为止,就好像游戏中,必须两个球都拿到了,才能释放;
3. 非剥夺,就是说所有线程的优先级都相同,不能在别的线程没有释放资源的情况下,夺走其已占有的资源;
4. 循环等待,就是没有资源满足的线程无限期地等待。
(嘿嘿~操作系统的知识还没有忘啊!)
有的读者已经明白了,只要打破这这几个必要条件,就能打破“死锁”!那么先来看看互斥:
要打破这个条件,就是要让多个线程能共享资源,就相当于A和B能同时举起ball1一样,当然在这个例子里我们可以这样修改规则,但是在其它程序中就不一定能了,比如说一个“读”线程,一个“写”线程,它们都能操作同一文件。在这种情况下,我们就不能“又读又写”文件,否则有可能会读到脏数据!因此我们很少从这方面考虑。
占有等待
打破占有等待,只要当检测到自己所需的资源仍被别的线程占用,即释放自己已占有的资源(毫不利己,专门利人,呵呵~),或者在经过一段时间的等待后,还未得到所需资源,才释放,这都能打破占有等待。我们可以把While (TRUE)中的代码改一下(以A为例):

  1 Outer:While(TRUE)//做标记 
  2 {
  3    Int i=0;
  4     While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 
  5      ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 
  6     While(ball1==TRUE)
  7     {
  8      i++;
  9 
 10 if(i==1000) //当计数达到1000后还未得到ball1,则放下ball3,并重新开始 
 11 
 12 {
 13 
 14 ball3=FLASE;
 15 
 16 break Outer;
 17 
 18 }
 19 
 20 }
 21 
 22 ball1=TRUE; //拿起ball1 
 23 
 24 System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 25 
 26 ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 
 27 
 28 }
 29 

其它两个线程也是如此,即可打破占有等待;
非剥夺
其实打破非剥夺,只要给线程制定一个优先级即可。比如例子中,我们设优先级从高到低为A、B、C,既当A需要ball3,而C正占有它,但是A的优先级比C高,那么C必须马上释放ball3。同理,A对B、B对C也是如此。代码修改如下:


  1 Class PlayerA extends Thread //A的线程,优先级最高 
  2 
  3 {
  4 
  5 Public void run()
  6 
  7 {
  8 
  9 While(TRUE) //无限循环 
 10 
 11 {
 12 
 13 if(ball3==TRUE) //如果ball3已被C拿起 
 14 
 15 ball3=FALSE; //则“强迫”C放下ball3 
 16 
 17 ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 
 18 
 19 if(ball1==TRUE) //如果ball1已被B拿起 
 20 
 21 ball1=FALSE; //则“强迫”B放下ball1 
 22 
 23 ball1=TRUE; //拿起ball1 
 24 
 25 System.out.println(“A已经拿到两球!”);
 26 
 27 ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 
 28 
 29 }
 30 
 31 }
 32 
 33 }
 34 
 35 
 36 Class PlayerB extends Thread //B的线程,优先级第二 
 37 
 38 {
 39 
 40 Public void run()
 41 
 42 {
 43 
 44 While(TRUE) //无限循环 
 45 
 46 {
 47 
 48 While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被A拿起,则进入等待 
 49 
 50 ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起 
 51 
 52 if(ball2==TRUE) //如果ball1已被C拿起 
 53 
 54 ball2=FALSE; //则“强迫”C放下ball2 
 55 
 56 ball2=TRUE; //拿起ball2 
 57 
 58 System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 59 
 60 ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球 
 61 
 62 }
 63 
 64 }
 65 
 66 }
 67 
 68 
 69 Class PlayerC extends Thread //C的线程,优先级最低 
 70 
 71 {
 72 
 73 Public void run()
 74 
 75 {
 76 
 77 While(TRUE) //无限循环 
 78 
 79 {
 80 
 81 While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 
 82 
 83 ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起 
 84 
 85 While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 
 86 
 87 ball3=TRUE; //拿起ball1 
 88 
 89 System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 
 90 
 91 ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球 
 92 
 93 }
 94 
 95 }
 96 
 97 }

通过这样的修改我们就能打破“非剥夺”(唉~和这个社会一样,可怜的小C啊!)。
最后的循环等待的解决方法其实和占有等待是一样的,都是等待一段时间后释放资源。好了,希望通过这个例子能让读者对“死锁”有一定的认识。.



本文出自于:coach

原文地址:https://www.cnblogs.com/ios9/p/7473415.html