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面试官:死锁是如何产生的?怎么解决?
2023-02-19 12:21:34 时间
死锁(Dead Lock)指的是两个或两个以上的运算单元(进程、线程或协程),都在等待对方释放资源,但没有一方提起释放资源,从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。
比如线程 1 拥有了锁 A 的情况下试图获取锁 B,而线程 2 又在拥有了锁 B 的情况下试图获取锁 A,这样双方就进入相互阻塞等待的情况,如下图所示:
死锁的代码实现如下:
以上程序的执行结果如下图所示:
从上述结果可以看出,线程 1 和线程 2 都在等待对方释放锁,这样就造成了死锁问题。
死锁产生原因
死锁的产生需要满足以下 4 个条件:
- 互斥条件:指运算单元(进程、线程或协程)对所分配到的资源具有排它性,也就是说在一段时间内某个锁资源只能被一个运算单元所占用。
- 请求和保持条件:指运算单元已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它运算单元占有,此时请求运算单元阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。
- 不可剥夺条件:指运算单元已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺。
- 环路等待条件:指在发生死锁时,必然存在运算单元和资源的环形链,即运算单元正在等待另一个运算单元占用的资源,而对方又在等待自己占用的资源,从而造成环路等待的情况。
只有以上 4 个条件同时满足,才会造成死锁。
解决死锁
死锁产生要满足以上 4 个必要条件,那么我们只需要改变其中的 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了,比如我们可以通过修改获取锁的顺序来改变环路等待条件。
在未修改获取锁的顺序前,程序的执行流程是这样的:
其中 ① 表示先执行,② 表示后执行。而改变锁的获取顺序之后的执行流程是这样的:
此时线程 1 和线程 2 获取锁的顺序是一致的,都是先获取锁 A,再获取锁 B,此时它们的执行流程如下:
- 线程 1 先获取到锁 A;
- 线程 1 获取到锁 B;
- 线程 1 释放了锁 B;
- 线程 1 释放了锁 A;
- 线程 2 获取到了锁 A;
- 线程 2 获取到了锁 B;
- 线程 2 释放了锁 B;
- 线程 2 释放了锁 A。
对应的实现代码如下:
以上程序的执行结果如下图所示:
总结
死锁(Dead Lock)指的是两个或两个以上的运算单元(进程、线程或协程),都在等待对方释放资源,但没有一方提前释放资源,从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。产生死锁需要同时满足 4 个条件:互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件、环路等待条件,因此我们只需要破坏其中 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了。
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