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淺談死鎖原理

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摘要：死鎖通常發(fā)生在多個(gè)線程同時(shí)但以不同的順序請(qǐng)求同一組鎖的時(shí)候?，F(xiàn)在和對(duì)象被兩個(gè)不同的線程鎖住了。更復(fù)雜的死鎖死鎖可能不止包含個(gè)線程，這讓檢測(cè)死鎖變得更加困難。

死鎖是兩個(gè)或更多線程阻塞著等待其它處于死鎖狀態(tài)的線程所持有的鎖。死鎖通常發(fā)生在多個(gè)線程同時(shí)但以不同的順序請(qǐng)求同一組鎖的時(shí)候。

例如，如果線程1鎖住了A，然后嘗試對(duì)B進(jìn)行加鎖，同時(shí)線程2已經(jīng)鎖住了B，接著嘗試對(duì)A進(jìn)行加鎖，這時(shí)死鎖就發(fā)生了。線程1永遠(yuǎn)得不到B，線程2也永遠(yuǎn)得不到A，并且它們永遠(yuǎn)也不會(huì)知道發(fā)生了這樣的事情。為了得到彼此的對(duì)象（A和B），它們將永遠(yuǎn)阻塞下去。這種情況就是一個(gè)死鎖。

該情況如下：

Thread 1  locks A, waits for B
Thread 2  locks B, waits for A

這里有一個(gè)TreeNode類的例子，它調(diào)用了不同實(shí)例的synchronized方法：

public class TreeNode {
    TreeNode parent   = null;  
    List children = new ArrayList();

    public synchronized void addChild(TreeNode child){
        if(!this.children.contains(child)) {
            this.children.add(child);
            child.setParentOnly(this);
        }
    }

    public synchronized void addChildOnly(TreeNode child){
        if(!this.children.contains(child){
            this.children.add(child);
        }
    }

    public synchronized void setParent(TreeNode parent){
        this.parent = parent;
        parent.addChildOnly(this);
    }

    public synchronized void setParentOnly(TreeNode parent){
        this.parent = parent;
    }
}

如果線程1調(diào)用parent.addChild(child)方法的同時(shí)有另外一個(gè)線程2調(diào)用child.setParent(parent)方法，兩個(gè)線程中的parent表示的是同一個(gè)對(duì)象，child亦然，此時(shí)就會(huì)發(fā)生死鎖。下面的偽代碼說(shuō)明了這個(gè)過(guò)程：

Thread 1: parent.addChild(child); //locks parent
          --> child.setParentOnly(parent);

Thread 2: child.setParent(parent); //locks child
          --> parent.addChildOnly()

首先線程1調(diào)用parent.addChild(child)。因?yàn)閍ddChild()是同步的，所以線程1會(huì)對(duì)parent對(duì)象加鎖以不讓其它線程訪問(wèn)該對(duì)象。

然后線程2調(diào)用child.setParent(parent)。因?yàn)閟etParent()是同步的，所以線程2會(huì)對(duì)child對(duì)象加鎖以不讓其它線程訪問(wèn)該對(duì)象。

現(xiàn)在child和parent對(duì)象被兩個(gè)不同的線程鎖住了。接下來(lái)線程1嘗試調(diào)用child.setParentOnly()方法，但是由于child對(duì)象現(xiàn)在被線程2鎖住的，所以該調(diào)用會(huì)被阻塞。線程2也嘗試調(diào)用parent.addChildOnly()，但是由于parent對(duì)象現(xiàn)在被線程1鎖住，導(dǎo)致線程2也阻塞在該方法處?，F(xiàn)在兩個(gè)線程都被阻塞并等待著獲取另外一個(gè)線程所持有的鎖。

注意：像上文描述的，這兩個(gè)線程需要同時(shí)調(diào)用parent.addChild(child)和child.setParent(parent)方法，并且是同一個(gè)parent對(duì)象和同一個(gè)child對(duì)象，才有可能發(fā)生死鎖。上面的代碼可能運(yùn)行一段時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)死鎖。

這些線程需要同時(shí)獲得鎖。舉個(gè)例子，如果線程1稍微領(lǐng)先線程2，然后成功地鎖住了A和B兩個(gè)對(duì)象，那么線程2就會(huì)在嘗試對(duì)B加鎖的時(shí)候被阻塞，這樣死鎖就不會(huì)發(fā)生。因?yàn)榫€程調(diào)度通常是不可預(yù)測(cè)的，因此沒有一個(gè)辦法可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)什么時(shí)候死鎖會(huì)發(fā)生，僅僅是可能會(huì)發(fā)生。

更復(fù)雜的死鎖

死鎖可能不止包含2個(gè)線程，這讓檢測(cè)死鎖變得更加困難。下面是4個(gè)線程發(fā)生死鎖的例子：

Thread 1  locks A, waits for B
Thread 2  locks B, waits for C
Thread 3  locks C, waits for D
Thread 4  locks D, waits for A

線程1等待線程2，線程2等待線程3，線程3等待線程4，線程4等待線程1。

數(shù)據(jù)庫(kù)的死鎖

更加復(fù)雜的死鎖場(chǎng)景發(fā)生在數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)中。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)可能由多條SQL更新請(qǐng)求組成。當(dāng)在一個(gè)事務(wù)中更新一條記錄，這條記錄就會(huì)被鎖住避免其他事務(wù)的更新請(qǐng)求，直到第一個(gè)事務(wù)結(jié)束。同一個(gè)事務(wù)中每一個(gè)更新請(qǐng)求都可能會(huì)鎖住一些記錄。

當(dāng)多個(gè)事務(wù)同時(shí)需要對(duì)一些相同的記錄做更新操作時(shí)，就很有可能發(fā)生死鎖，例如：

Transaction 1, request 1, locks record 1 for update
Transaction 2, request 1, locks record 2 for update
Transaction 1, request 2, tries to lock record 2 for update.
Transaction 2, request 2, tries to lock record 1 for update.

因?yàn)殒i發(fā)生在不同的請(qǐng)求中，并且對(duì)于一個(gè)事務(wù)來(lái)說(shuō)不可能提前知道所有它需要的鎖，因此很難檢測(cè)和避免數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)中的死鎖。

原文 Deadlock
譯者 申章
校對(duì) 丁一
via ifeve.com

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