一、死锁产生的条件

一般来说,要出现死锁问题需要满足以下条件:

  1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个线程使用。
  2. 请求与保持条件:一个线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:线程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺。
  4. 循环等待条件:若干线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

在JAVA编程中,有3种典型的死锁类型:
静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间发生的死锁。

二、静态的锁顺序死锁

a和b两个方法都需要获得A锁和B锁。一个线程执行a方法且已经获得了A锁,在等待B锁;另一个线程执行了b方法且已经获得了B锁,在等待A锁。这种状态,就是发生了静态的锁顺序死锁。

  1. //可能发生静态锁顺序死锁的代码
  2. class StaticLockOrderDeadLock {
  3. private final Object lockA = new Object();
  4. private final Object lockB = new Object();
  5. public void a() {
  6. synchronized (lockA) {
  7. synchronized (lockB) {
  8. System.out.println("function a");
  9. }
  10. }
  11. }
  12. public void b() {
  13. synchronized (lockB) {
  14. synchronized (lockA) {
  15. System.out.println("function b");
  16. }
  17. }
  18. }
  19. }

解决静态的锁顺序死锁的方法就是:所有需要多个锁的线程,都要以相同的顺序来获得锁。

  1. //正确的代码
  2. class StaticLockOrderDeadLock {
  3. private final Object lockA = new Object();
  4. private final Object lockB = new Object();
  5. public void a() {
  6. synchronized (lockA) {
  7. synchronized (lockB) {
  8. System.out.println("function a");
  9. }
  10. }
  11. }
  12. public void b() {
  13. synchronized (lockA) {
  14. synchronized (lockB) {
  15. System.out.println("function b");
  16. }
  17. }
  18. }
  19. }

三、动态的锁顺序死锁:

动态的锁顺序死锁是指两个线程调用同一个方法时,传入的参数颠倒造成的死锁。如下代码,一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountA,accountB;另一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountB,accountA。此时就可能发生在静态的锁顺序死锁中存在的问题,即:第一个线程获得了accountA锁并等待accountB锁,第二个线程获得了accountB锁并等待accountA锁。

  1. //可能发生动态锁顺序死锁的代码
  2. class DynamicLockOrderDeadLock {
  3. public void transefMoney(Account fromAccount, Account toAccount, Double amount) {
  4. synchronized (fromAccount) {
  5. synchronized (toAccount) {
  6. //...
  7. fromAccount.minus(amount);
  8. toAccount.add(amount);
  9. //...
  10. }
  11. }
  12. }
  13. }

动态的锁顺序死锁解决方案如下:使用System.identifyHashCode来定义锁的顺序。确保所有的线程都以相同的顺序获得锁。

  1. //正确的代码
  2. class DynamicLockOrderDeadLock {
  3. private final Object myLock = new Object();
  4. public void transefMoney(final Account fromAccount, final Account toAccount, final Double amount) {
  5. class Helper {
  6. public void transfer() {
  7. //...
  8. fromAccount.minus(amount);
  9. toAccount.add(amount);
  10. //...
  11. }
  12. }
  13. int fromHash = System.identityHashCode(fromAccount);
  14. int toHash = System.identityHashCode(toAccount);
  15. if (fromHash < toHash) {
  16. synchronized (fromAccount) {
  17. synchronized (toAccount) {
  18. new Helper().transfer();
  19. }
  20. }
  21. } else if (fromHash > toHash) {
  22. synchronized (toAccount) {
  23. synchronized (fromAccount) {
  24. new Helper().transfer();
  25. }
  26. }
  27. } else {
  28. synchronized (myLock) {
  29. synchronized (fromAccount) {
  30. synchronized (toAccount) {
  31. new Helper().transfer();
  32. }
  33. }
  34. }
  35. }
  36. }
  37. }

四、协作对象之间发生的死锁:

有时,死锁并不会那么明显,比如两个相互协作的类之间的死锁,比如下面的代码:一个线程调用了Taxi对象的setLocation方法,另一个线程调用了Dispatcher对象的getImage方法。此时可能会发生,第一个线程持有Taxi对象锁并等待Dispatcher对象锁,另一个线程持有Dispatcher对象锁并等待Taxi对象锁。

  1. //可能发生死锁
  2. class Taxi {
  3. private Point location, destination;
  4. private final Dispatcher dispatcher;
  5. public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
  6. this.dispatcher = dispatcher;
  7. }
  8. public synchronized Point getLocation() {
  9. return location;
  10. }
  11. public synchronized void setLocation(Point location) {
  12. this.location = location;
  13. if (location.equals(destination))
  14. dispatcher.notifyAvailable(this);//外部调用方法,可能等待Dispatcher对象锁
  15. }
  16. }
  17. class Dispatcher {
  18. private final Set<Taxi> taxis;
  19. private final Set<Taxi> availableTaxis;
  20. public Dispatcher() {
  21. taxis = new HashSet<Taxi>();
  22. availableTaxis = new HashSet<Taxi>();
  23. }
  24. public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
  25. availableTaxis.add(taxi);
  26. }
  27. public synchronized Image getImage() {
  28. Image image = new Image();
  29. for (Taxi t : taxis)
  30. image.drawMarker(t.getLocation());//外部调用方法,可能等待Taxi对象锁
  31. return image;
  32. }
  33. }

上面的代码中, 我们在持有锁的情况下调用了外部的方法,这是非常危险的(可能发生死锁)。为了避免这种危险的情况发生, 我们使用开放调用。如果调用某个外部方法时不需要持有锁,我们称之为开放调用。

解决协作对象之间发生的死锁:需要使用开放调用,即避免在持有锁的情况下调用外部的方法。

  1. //正确的代码
  2. class Taxi {
  3. private Point location, destination;
  4. private final Dispatcher dispatcher;
  5. public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
  6. this.dispatcher = dispatcher;
  7. }
  8. public synchronized Point getLocation() {
  9. return location;
  10. }
  11. public void setLocation(Point location) {
  12. boolean flag = false;
  13. synchronized (this) {
  14. this.location = location;
  15. flag = location.equals(destination);
  16. }
  17. if (flag)
  18. dispatcher.notifyAvailable(this);//使用开放调用
  19. }
  20. }
  21. class Dispatcher {
  22. private final Set<Taxi> taxis;
  23. private final Set<Taxi> availableTaxis;
  24. public Dispatcher() {
  25. taxis = new HashSet<Taxi>();
  26. availableTaxis = new HashSet<Taxi>();
  27. }
  28. public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
  29. availableTaxis.add(taxi);
  30. }
  31. public Image getImage() {
  32. Set<Taxi> copy;
  33. synchronized (this) {
  34. copy = new HashSet<Taxi>(taxis);
  35. }
  36. Image image = new Image();
  37. for (Taxi t : copy)
  38. image.drawMarker(t.getLocation());//使用开放调用
  39. return image;
  40. }
  41. }

五、总结

综上,是常见的3种死锁的类型。即:静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间的死锁。在写代码时,要确保线程在获取多个锁时采用一致的顺序。同时,要避免在持有锁的情况下调用外部方法。