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java死锁检测和恢复(java自身能防止死锁,但不能对死锁进行检测)

时间:2023-12-17 21:42:37 阅读:316603 作者:IKKD

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java死锁怎么解决

可以试试synchronized,可用来给对象和方法或者代码块加锁,当它锁定一个方法或者一个代码块的时候,同一时刻最多只有一个线程执行这段代码。

在java中,死锁形成的原因是?

死锁是进程死锁的简称,是由Dijkstra于1965年研究银行家算法时首先提出来的。它是计算机操作系统乃至并发程序设计中最难处理的问题之一。实际上,死锁问题不仅在计算机系统中存在,在我们日常生活中它也广泛存在。

1.什么是死锁

我们先看看这样一个生活中的例子:在一条河上有一座桥,桥面较窄,只能容纳一辆汽车通过,无法让两辆汽车并行。如果有两辆汽车A和B分别由桥的两端驶上该桥,则对于A车来说,它走过桥面左面的一段路(即占有了桥的一部分资源),要想过桥还须等待B车让出右边的桥面,此时A车不能前进;对于B车来说,它走过桥面右边的一段路(即占有了桥的一部分资源),要想过桥还须等待A车让出左边的桥面,此时B车也不能前进。两边的车都不倒车,结果造成互相等待对方让出桥面,但是谁也不让路,就会无休止地等下去。这种现象就是死锁。如果把汽车比做进程,桥面作为资源,那麽上述问题就描述为:进程A占有资源R1,等待进程B占有的资源Rr;进程B占有资源Rr,等待进程A占有的资源R1。而且资源R1和Rr只允许一个进程占用,即:不允许两个进程同时占用。结果,两个进程都不能继续执行,若不采取其它措施,这种循环等待状况会无限期持续下去,就发生了进程死锁。

在计算机系统中,涉及软件,硬件资源都可能发生死锁。例如:系统中只有一台CD-ROM驱动器和一台打印机,某一个进程占有了CD-ROM驱动器,又申请打印机;另一进程占有了打印机,还申请CD-ROM。结果,两个进程都被阻塞,永远也不能自行解除。

所谓死锁,是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。很显然,如果没有外力的作用,那麽死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。从上面的例子可以看出,计算机系统产生死锁的根本原因就是资源有限且操作不当。即:一种原因是系统提供的资源太少了,远不能满足并发进程对资源的需求。这种竞争资源引起的死锁是我们要讨论的核心。例如:消息是一种临时性资源。某一时刻,进程A等待进程B发来的消息,进程B等待进程C发来的消息,而进程C又等待进程A发来的消息。消息未到,A,B,C三个进程均无法向前推进,也会发生进程通信上的死锁。另一种原因是由于进程推进顺序不合适引发的死锁。资源少也未必一定产生死锁。就如同两个人过独木桥,如果两个人都要先过,在独木桥上僵持不肯后退,必然会应竞争资源产生死锁;但是,如果两个人上桥前先看一看有无对方的人在桥上,当无对方的人在桥上时自己才上桥,那麽问题就解决了。所以,如果程序设计得不合理,造成进程推进的顺序不当,也会出现死锁。

2.产生死锁的必要条件

从以上分析可见,如果在计算机系统中同时具备下面四个必要条件时,那麽会发生死锁。换句话说,只要下面四个条件有一个不具备,系统就不会出现死锁。

〈1〉互斥条件。即某个资源在一段时间内只能由一个进程占有,不能同时被两个或两个以上的进程占有。这种独占资源如CD-ROM驱动器,打印机等等,必须在占有该资源的进程主动释放它之后,其它进程才能占有该资源。这是由资源本身的属性所决定的。如独木桥就是一种独占资源,两方的人不能同时过桥。

〈2〉不可抢占条件。进程所获得的资源在未使用完毕之前,资源申请者不能强行地从资源占有者手中夺取资源,而只能由该资源的占有者进程自行释放。如过独木桥的人不能强迫对方后退,也不能非法地将对方推下桥,必须是桥上的人自己过桥后空出桥面(即主动释放占有资源),对方的人才能过桥。

〈3〉占有且申请条件。进程至少已经占有一个资源,但又申请新的资源;由于该资源已被另外进程占有,此时该进程阻塞;但是,它在等待新资源之时,仍继续占用已占有的资源。还以过独木桥为例,甲乙两人在桥上相遇。甲走过一段桥面(即占有了一些资源),还需要走其余的桥面(申请新的资源),但那部分桥面被乙占有(乙走过一段桥面)。甲过不去,前进不能,又不后退;乙也处于同样的状况。

〈4〉循环等待条件。存在一个进程等待序列{P1,P2,...,Pn},其中P1等待P2所占有的某一资源,P2等待P3所占有的某一源,......,而Pn等待P1所占有的的某一资源,形成一个进程循环等待环。就像前面的过独木桥问题,甲等待乙占有的桥面,而乙又等待甲占有的桥面,从而彼此循环等待。

上面我们提到的这四个条件在死锁时会同时发生。也就是说,只要有一个必要条件不满足,则死锁就可以排除。

8.2 死锁的预防

前面介绍了死锁发生时的四个必要条件,只要破坏这四个必要条件中的任意一个条件,死锁就不会发生。这就为我们解决死锁问题提供了可能。一般地,解决死锁的方法分为死锁的预防,避免,检测与恢复三种(注意:死锁的检测与恢复是一个方法)。我们将在下面分别加以介绍。

死锁的预防是保证系统不进入死锁状态的一种策略。它的基本思想是要求进程申请资源时遵循某种协议,从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个,保证系统不会进入死锁状态。

java 死锁

死锁

死锁是这样一种情形:多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞,因此程序不可能正常终止。

导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问。“synchronized”关键词的作用是,确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块,因此,被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性的访问权。当线程访问对象时,线程会给对象加锁,而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞,直至第一个线程释放它加在对象上的锁。

由于这个原因,在使用“synchronized”关键词时,很容易出现两个线程互相等待对方做出某个动作的情形。代码一是一个导致死锁的简单例子。

//代码一

class Deadlocker {

int field_1;

private Object lock_1 = new int[1];

int field_2;

private Object lock_2 = new int[1];

public void method1(int value) {

“synchronized” (lock_1) {

“synchronized” (lock_2) {

field_1 = 0; field_2 = 0;

}

}

}

public void method2(int value) {

“synchronized” (lock_2) {

“synchronized” (lock_1) {

field_1 = 0; field_2 = 0;

}

}

}

}

参考代码一,考虑下面的过程:

◆ 一个线程(ThreadA)调用method1()。

◆ ThreadA在lock_1上同步,但允许被抢先执行。

◆ 另一个线程(ThreadB)开始执行。

◆ ThreadB调用method2()。

◆ ThreadB获得lock_2,继续执行,企图获得lock_1。但ThreadB不能获得lock_1,因为ThreadA占有lock_1。

◆ 现在,ThreadB阻塞,因为它在等待ThreadA释放lock_1。

◆ 现在轮到ThreadA继续执行。ThreadA试图获得lock_2,但不能成功,因为lock_2已经被ThreadB占有了。

◆ ThreadA和ThreadB都被阻塞,程序死锁。

当然,大多数的死锁不会这么显而易见,需要仔细分析代码才能看出,对于规模较大的多线程程序来说尤其如此。好的线程分析工具,例如JProbe Threadalyzer能够分析死锁并指出产生问题的代码位置。

隐性死锁

隐性死锁由于不规范的编程方式引起,但不一定每次测试运行时都会出现程序死锁的情形。由于这个原因,一些隐性死锁可能要到应用正式发布之后才会被发现,因此它的危害性比普通死锁更大。下面介绍两种导致隐性死锁的情况:加锁次序和占有并等待。

加锁次序

当多个并发的线程分别试图同时占有两个锁时,会出现加锁次序冲突的情形。如果一个线程占有了另一个线程必需的锁,就有可能出现死锁。考虑下面的情形,ThreadA和ThreadB两个线程分别需要同时拥有lock_1、lock_2两个锁,加锁过程可能如下:

◆ ThreadA获得lock_1;

◆ ThreadA被抢占,VM调度程序转到ThreadB;

◆ ThreadB获得lock_2;

◆ ThreadB被抢占,VM调度程序转到ThreadA;

◆ ThreadA试图获得lock_2,但lock_2被ThreadB占有,所以ThreadA阻塞;

◆ 调度程序转到ThreadB;

◆ ThreadB试图获得lock_1,但lock_1被ThreadA占有,所以ThreadB阻塞;

◆ ThreadA和ThreadB死锁。

必须指出的是,在代码丝毫不做变动的情况下,有些时候上述死锁过程不会出现,VM调度程序可能让其中一个线程同时获得lock_1和lock_2两个锁,即线程获取两个锁的过程没有被中断。在这种情形下,常规的死锁检测很难确定错误所在。

占有并等待

如果一个线程获得了一个锁之后还要等待来自另一个线程的通知,可能出现另一种隐性死锁,考虑代码二。

//代码二

public class queue {

static java.lang.Object queueLock_;

Producer producer_;

Consumer consumer_;

public class Producer {

void produce() {

while (!done) {

“synchronized” (queueLock_) {

produceItemAndAddItToQueue();

“synchronized” (consumer_) {

consumer_.notify();

}

}

}

}

public class Consumer {

consume() {

while (!done) {

“synchronized” (queueLock_) {

“synchronized” (consumer_) {

consumer_.wait();

}

removeItemFromQueueAndProcessIt();

}

}

}

}

}

}

在代码二中,Producer向队列加入一项新的内容后通知Consumer,以便它处理新的内容。问题在于,Consumer可能保持加在队列上的锁,阻止Producer访问队列,甚至在Consumer等待Producer的通知时也会继续保持锁。这样,由于Producer不能向队列添加新的内容,而Consumer却在等待Producer加入新内容的通知,结果就导致了死锁。

在等待时占有的锁是一种隐性的死锁,这是因为事情可能按照比较理想的情况发展—Producer线程不需要被Consumer占据的锁。尽管如此,除非有绝对可靠的理由肯定Producer线程永远不需要该锁,否则这种编程方式仍是不安全的。有时“占有并等待”还可能引发一连串的线程等待,例如,线程A占有线程B需要的锁并等待,而线程B又占有线程C需要的锁并等待等。

要改正代码二的错误,只需修改Consumer类,把wait()移出“synchronized”()即可。

怎么处理JAVA多线程死锁问题?

有两种实现方法,分别是继承Thread类与实现Runnable

接口

用synchronized关键字修饰同步方法

反对使用stop(),是因为它不安全。它会解除由线程获取的所有锁定,而且如果对象处于一种不连贯状态,那么

其他线程能在那种状态下检查和修改它们。结果很难检查出真正的问题所在。suspend()方法容易发生死锁。调用

suspend()的时候,目标线程会停下来,但却仍然持有在这之前获得的锁定。此时,其他任何线程都不能访问锁定

的资源,除非被"挂起"的线程恢复运行。对任何线程来说,如果它们想恢复目标线程,同时又试图使用任何一个

锁定的资源,就会造成死锁。所以不应该使用suspend(),而应在自己的Thread类中置入一个标志,指出线程应该

活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起,便用wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复,则用一个

notify()重新启动线程。

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Java 语言通过 synchronized 关键字来保证原子性,这是因为每一个 Object 都有一个隐含的锁,这个也称作监视器对象。在进入 synchronized 之前自动获取此内部锁,而一旦离开此方式,无论是完成或者中断都会自动释放锁。显然这是一个独占锁,每个锁请求之间是互斥的。相对于众多高级锁 (Lock/ReadWriteLock 等),synchronized 的代价都比后者要高。但是 synchronzied 的语法比较简单,而且也比较容易使用和理解。Lock 一旦调用了 lock() 方法获取到锁而未正确释放的话很有可能造成死锁,所以 Lock 的释放操作总是跟在 finally 代码块里面,这在代码结构上也是一次调整和冗余。Lock 的实现已经将硬件资源用到了极致,所以未来可优化的空间不大,除非硬件有了更高的性能,但是 synchronized 只是规范的一种实现,这在不同的平台不同的硬件还有很高的提升空间,未来 Java 锁上的优化也会主要在这上面。既然 synchronzied 都不可能避免死锁产生,那么死锁情况会是经常容易出现的错误,下面具体描述死锁发生的原因及解决方法。

死锁描述

死锁是操作系统层面的一个错误,是进程死锁的简称,最早在 1965 年由 Dijkstra 在研究银行家算法时提出的,它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一。

事实上,计算机世界有很多事情需要多线程方式去解决,因为这样才能最大程度上利用资源,才能体现出计算的高效。但是,实际上来说,计算机系统中有很多一次只能由一个进程使用的资源的情况,例如打印机,同时只能有一个进程控制它。在多通道程序设计环境中,若干进程往往要共享这类资源,而且一个进程所需要的资源还很有可能不止一个。因此,就会出现若干进程竞争有限资源,又推进顺序不当,从而构成无限期循环等待的局面。我们称这种状态为死锁。简单一点描述,死锁是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。很显然,如果没有外力的作用,那么死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。

系统发生死锁现象不仅浪费大量的系统资源,甚至导致整个系统崩溃,带来灾难性后果。所以,对于死锁问题在理论上和技术上都必须予以高度重视。

银行家算法

一个银行家如何将一定数目的资金安全地借给若干个客户,使这些客户既能借到钱完成要干的事,同时银行家又能收回全部资金而不至于破产。银行家就像一个操作系统,客户就像运行的进程,银行家的资金就是系统的资源。

银行家算法需要确保以下四点:

当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时就可接纳该顾客;

顾客可以分期贷款, 但贷款的总数不能超过最大需求量;

当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟支付,但总能使顾客在有限的时间里得到贷款;

当顾客得到所需的全部资金后,一定能在有限的时间里归还所有的资金。

解决死锁的4种基本方法(值得收藏)

解决死锁的4种基本方法(文末有惊喜)

1、预防死锁:通过设置一些限制条件,去破坏产生死锁的必要条件

2、避免死锁:在资源分配过程中,使用某种方法避免系统进入不安全的状态,从而避免发生死锁

3、检测死锁:允许死锁的发生,但是通过系统的检测之后,采取一些措施,将死锁清除掉

4、解除死锁:该方法与检测死锁配合使用

死锁介绍

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

产生条件

虽然进程在运行过程中,可能发生死锁,但死锁的发生也必须具备一定的条件,死锁的发生必须具备以下四个必要条件。

1)互斥条件:指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源,则请求者只能等待,直至占有资源的进程用毕释放。

2)请求和保持条件:指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。

3)不剥夺条件:指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。

4)环路等待条件:指在发生死锁时,必然存在一个进程——资源的环形链,即进程集合{P0,P1,P2,···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源;P1正在等待P2占用的资源,……,Pn正在等待已被P0占用的资源。

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