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  • java安全编码指南之:死锁dead lock

    简介

    java中为了保证共享数据的安全性,我们引入了锁的机制。有了锁就有可能产生死锁。

    死锁的原因就是多个线程锁住了对方所需要的资源,然后现有的资源又没有释放,从而导致循环等待的情况。

    通常来说如果不同的线程对加锁和释放锁的顺序不一致的话,就很有可能产生死锁。

    不同的加锁顺序

    我们来看一个不同加锁顺序的例子:

    public class DiffLockOrder {
    
        private int amount;
    
        public DiffLockOrder(int amount){
           this.amount=amount;
        }
    
        public void transfer(DiffLockOrder target,int transferAmount){
            synchronized (this){
                synchronized (target){
                    if(amount< transferAmount){
                        System.out.println("余额不足!");
                    }else{
                        amount=amount-transferAmount;
                        target.amount=target.amount+transferAmount;
                    }
                }
            }
        }
    }
    

    上面的例子中,我们模拟一个转账的过程,amount用来表示用户余额。transfer用来将当前账号的一部分金额转移到目标对象中。

    为了保证在transfer的过程中,两个账户不被别人修改,我们使用了两个synchronized关键字,分别把transfer对象和目标对象进行锁定。

    看起来好像没问题,但是我们没有考虑在调用的过程中,transfer的顺序是可以发送变化的:

            DiffLockOrder account1 = new DiffLockOrder(1000);
            DiffLockOrder account2 = new DiffLockOrder(500);
    
            Runnable target1= ()->account1.transfer(account2,200);
            Runnable target2= ()->account2.transfer(account1,100);
            new Thread(target1).start();
            new Thread(target2).start();
    

    上面的例子中,我们定义了两个account,然后两个账户互相转账,最后很有可能导致互相锁定,最后产生死锁。

    使用private类变量

    使用两个sync会有顺序的问题,那么有没有办法只是用一个sync就可以在所有的实例中同步呢?

    有的,我们可以使用private的类变量,因为类变量是在所有实例中共享的,这样一次sync就够了:

    public class LockWithPrivateStatic {
    
        private int amount;
    
        private static final Object lock = new Object();
    
        public LockWithPrivateStatic(int amount){
           this.amount=amount;
        }
    
        public void transfer(LockWithPrivateStatic target, int transferAmount){
            synchronized (lock) {
                if (amount < transferAmount) {
                    System.out.println("余额不足!");
                } else {
                    amount = amount - transferAmount;
                    target.amount = target.amount + transferAmount;
                }
            }
        }
    }
    

    使用相同的Order

    我们产生死锁的原因是无法控制上锁的顺序,如果我们能够控制上锁的顺序,是不是就不会产生死锁了呢?

    带着这个思路,我们给对象再加上一个id字段:

        private final long id; // 唯一ID,用来排序
        private static final AtomicLong nextID = new AtomicLong(0); // 用来生成ID
    
        public DiffLockWithOrder(int amount){
           this.amount=amount;
            this.id = nextID.getAndIncrement();
        }
    

    在初始化对象的时候,我们使用static的AtomicLong类来为每个对象生成唯一的ID。

    在做transfer的时候,我们先比较两个对象的ID大小,然后根据ID进行排序,最后安装顺序进行加锁。这样就能够保证顺序,从而避免死锁。

        public void transfer(DiffLockWithOrder target, int transferAmount){
            DiffLockWithOrder fist, second;
    
            if (compareTo(target) < 0) {
                fist = this;
                second = target;
            } else {
                fist = target;
                second = this;
            }
    
            synchronized (fist){
                synchronized (second){
                    if(amount< transferAmount){
                        System.out.println("余额不足!");
                    }else{
                        amount=amount-transferAmount;
                        target.amount=target.amount+transferAmount;
                    }
                }
            }
        }
    

    释放掉已占有的锁

    死锁是互相请求对方占用的锁,但是对方的锁一直没有释放,我们考虑一下,如果获取不到锁的时候,自动释放已占用的锁是不是也可以解决死锁的问题呢?

    因为ReentrantLock有一个tryLock()方法,我们可以使用这个方法来判断是否能够获取到锁,获取不到就释放已占有的锁。

    我们使用ReentrantLock来完成这个例子:

    public class DiffLockWithReentrantLock {
    
        private int amount;
        private final Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public DiffLockWithReentrantLock(int amount){
            this.amount=amount;
        }
    
        private void transfer(DiffLockWithReentrantLock target, int transferAmount)
                throws InterruptedException {
            while (true) {
                if (this.lock.tryLock()) {
                    try {
                        if (target.lock.tryLock()) {
                            try {
                                if(amount< transferAmount){
                                    System.out.println("余额不足!");
                                }else{
                                    amount=amount-transferAmount;
                                    target.amount=target.amount+transferAmount;
                                }
                                break;
                            } finally {
                                target.lock.unlock();
                            }
                        }
                    } finally {
                        this.lock.unlock();
                    }
                }
                //随机sleep一定的时间,保证可以释放掉锁
                Thread.sleep(1000+new Random(1000L).nextInt(1000));
            }
        }
    
    }
    

    我们把两个tryLock方法在while循环中,如果不能获取到锁就循环遍历。

    本文的代码:

    learn-java-base-9-to-20/tree/master/security

    本文已收录于 http://www.flydean.com/java-security-code-line-dead-lock/

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/flydean/p/13757267.html
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