经典面试题：谈谈对死锁的理解

港控/mmm° 2024-03-17 16:28 53阅读 0赞

#### 如何理解死锁 ####

*  死锁的定义
 *  死锁的三个典型情况：
 *   *  一个线程一把锁情况
     *  两个线程两把锁情况
     *  多个线程多把锁情况
     *   *  经典案例——哲学家就餐问题
 *  死锁的四个必要条件
 *  如何破除死锁

## 死锁的定义 ##

> 死锁是指在并发系统中，两个或多个进程（或线程）因为彼此互相等待对方释放资源而无法继续执行的状态。**简单来说**，当多个进程都在等待其他进程所持有的资源时，就可能发生死锁。

## 死锁的三个典型情况： ##

### 一个线程一把锁情况 ###

当一个线程一把锁，连续加锁两次的时候，如果锁是不可重入锁，就会死锁

> 补充：C++,Python,操作系统原生的加锁API都是不可重入的。

### 两个线程两把锁情况 ###

当线程t1和线程t2各自先针对锁A和锁B进行加锁操作，再尝试获取对方的锁，此时会造成死锁  
举个例子：  
同学A和同学B都要使用红笔和黑笔，同学A先使用红笔，相当于对红笔加锁，同学B先使用黑笔，相当于对黑笔加锁，二者分别想要使用对方的笔，二者互不相让，僵持不下，就形成了死锁局面。

public class Thread03 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Object red = new Object();
            Object black = new Object();
    
            Thread A= new Thread(() -> {
        
                synchronized (red) {
        
                    try {
        
                        sleep(1000);
                        System.out.println("同学A拿到红笔");
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
    
                    }
    
                    synchronized (black) {
        
                        System.out.println("同学A拿到黑笔");
                    }
                }
            });
            Thread B= new Thread(() -> {
        
                synchronized (black) {
        
    
                    try {
        
                        sleep(1000);
                        System.out.println("同学B拿到黑笔");
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    synchronized (red) {
        
                        System.out.println("同学B拿到红笔");
                    }
                }
            });
            A.start();
            B.start();
        }
    }

运行结果如下：

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\bin\java.exe" "-javaagent:D:\Program Files\IDEA\IntelliJ IDEA Community Edition 2021.3.2\lib\idea_rt.jar=56694:D:\Program Files\IDEA\IntelliJ IDEA Community Edition 2021.3.2\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\jre\lib\rt.jar;D:\Java\java\untitled\out\production\untitled" Thread03
    同学A拿到红笔
    同学B拿到黑笔

线程A与线程B各自先针对锁red 和锁black加锁，再尝试获取对方的锁，形成死锁。

### 多个线程多把锁情况 ###

#### 经典案例——哲学家就餐问题 ####

> 哲学家就餐问题（Dining Philosophers Problem）是一个经典的并发编程问题，用来描述多个哲学家在共享的圆桌上就餐的情景。每个哲学家都需要交替地进行思考(相当于线程的阻塞状态)和进食（相当于线程获取到锁然后执行一些计算），而他们之间共享一些资源（如筷子），但每个哲学家必须同时拿到两根筷子才能进食。

问题的关键是如何避免死锁和饥饿的发生。如果每个哲学家都按照相同的顺序去拿筷子，可能会导致死锁。而如果某个哲学家无法获取到所需的筷子，就会一直等待，导致饥饿。

## 死锁的四个必要条件 ##

*  互斥使用：线程一拿到了锁，线程二就得等待。（锁的基本特性）
 *  不可抢占：线程一拿到锁之后，除非是线程一主动释放锁，线程二不能强行占锁。
 *  请求和保持：线程一获取到锁A之后，再尝试获取锁B，A这把锁还是保持的。（不会因为获取锁B就把锁A给释放）
 *  循环等待：线程一尝试获取到锁A和锁B ，线程二尝试获取到锁B和锁A,线程一在获取B的时候，等待线程二释放B；同时线程二在获取A的时候等待线程一释放A。  
    **前三个条件都是锁的基本特性，这四个条件同时具备，才会出现死锁。**

## 如何破除死锁 ##

突破口就是循环等待

> **办法**：给锁加上编号，然后指定一个固定的顺序（比如从小到大）来加锁。任意线程加多把锁的时候，都让线程遵守上述顺序，此时循环等待自然破除！！