並發編程之死鎖
- 2019 年 10 月 8 日
- 筆記
產生死鎖的4個必要條件
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互斥條件：在一段時間內某資源僅為一個執行緒所佔有
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不可剝奪條件：執行緒所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他執行緒強行奪走
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請求和保持條件：執行緒已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其他執行緒佔有
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循環等待條件：存在一種執行緒資源的循環等待鏈，鏈中每一個執行緒已獲得的資源同時被鏈中下一個執行緒所請求。
產生死鎖的情況
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多個鎖的交叉（交叉鎖）
交叉鎖引起的執行緒會進入BLOCKED狀態，CPU資源棧用不高，很容易藉助工具發現
情景描述：執行緒A持有鎖1，等待獲取鎖2；執行緒B持有鎖2，等待獲取鎖1。
private final static Object MUTEX_READ = new Object(); private final static Object MUTEX_WRITE = new Object(); public void read(){ synchronized (MUTEX_READ) { synchronized (MUTEX_WRITE) { } } } public void write(){ synchronized (MUTEX_WRITE) { synchronized (MUTEX_READ) { } } }
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記憶體不足
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一問一答式的數據交換
伺服器開啟了某個埠，等待客戶端的訪問。客戶端發送請求後等待伺服器的響應，伺服器因為某種原因錯過了客戶端的請求，讓在等待請求。此時，服務端可客戶端都在等待對方發送數據。
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資料庫鎖
比如某個執行緒執行了for update語句後退出了事務，其他執行緒訪問的時候就會陷入死鎖
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文件鎖
獲取文件鎖的執行緒意外退出，其它執行緒無法獲取該文件鎖會進入死鎖。
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死循環引起的死鎖【系統假死，查看堆棧資訊無法發現任何死鎖跡象，CPU佔有率居高不下，是最為致命以及最難排查的死鎖現象】
處理死鎖的方法
通過設置某些限制條件，去破壞產生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件，來防止死鎖的發生。【在死鎖產生的四個必要條件中，“互斥條件”是無法破壞的，破壞“互斥條件”會造成結果的不可再現性】
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破壞“不可剝奪條件”
允許對資源實行搶奪。
方法一：如果佔有某些資源的一個執行緒進行進一步資源請求被拒絕，則該執行緒必須釋放它最初佔有的資源【如果有需要，可再次請求這些資源和另外的資源】。
方法二：允許優先順序高的執行緒搶佔優先順序低的執行緒的資源。
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破壞“請求和保持條件”
在系統中不允許進程在已獲得某種資源的情況下，申請其他資源。
方法一：採用“ 一次性分配”方案，即：創建進程時，要求它申請所需的全部資源，系統或滿足其所有要求，或什麼也不給它。
方法二：要求每個進程提出新的資源申請前，釋放它所佔有的資源。
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破壞“循環等待條件”
將系統中的所有資源進行編號，執行緒必須按照順序申請資源。
避免死鎖的處理方式
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加鎖順序：給所有的鎖排序，執行緒只能按照升序（降序）的獲取鎖。【破壞循環等待條件】
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加鎖超時：給執行緒設置獲取鎖的最大等待時間，如果超時則放棄對該鎖的請求並釋放已佔有的鎖，等待一段時間後再次請求。【破壞請求和保持條件】
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死鎖檢測
主要是針對那些不可能實現按序加鎖並且鎖超時也不可行的場景。每當一個執行緒請求或者獲得了鎖，會在執行緒和鎖相關的數據結構中將其記下。
執行緒A等待執行緒B，執行緒B等待執行緒C，執行緒C等待執行緒D，執行緒D又在等待執行緒A。執行緒A為了檢測死鎖，它需要遞進地檢測所有被B請求的鎖。從執行緒B所請求的鎖開始，執行緒A找到了執行緒C，然後又找到了執行緒D，發現執行緒D請求的鎖被執行緒A自己持有著。這是它就知道發生了死鎖。
檢測和解除死鎖
由於作業系統有並發、共享以及隨機性等特點，通過預防和避免的手段達到排除死鎖的目的是很困難的。一種簡便的方法是系統為進程分配資源時，不採取任何限制性措施，但是提供了檢測和解脫死鎖的手段：能發現死鎖並從死鎖狀態中恢復出來。因此，在實際的作業系統中往往採用死鎖的檢測和解除方法來排除死鎖。
死鎖檢測和解除是指系統設有專門的機制，當死鎖發生時，該機制能夠檢測到死鎖發生的位置和原因，並能通過外力破壞死鎖發生的必要條件，從而使得並發進程從死鎖狀態中恢復出來。
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解除死鎖
1) 資源剝奪法：掛起某些死鎖進程，並釋放它的資源，將這些資源分配給其他的死鎖進程。【但應防止被掛起的進程長時間得不到資源，而處於資源匱乏的狀態】
2) 撤銷執行緒法：強制撤銷部分、甚至全部死鎖執行緒。【撤銷的原則可以按進程優先順序和撤銷進程代價的高低進行】
3) 進程回退法：讓一（多）個執行緒回退到足以迴避死鎖的地步【要求系統保持進程的歷史資訊，設置還原點】
