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  • 多线程死锁、活锁、饥饿

    一、死锁

    1、死锁:所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局(互相等待),若无外力作用,这些进程都将无法向前推进。

    理解的例子:

      生活中的一个实例,2个人一起吃饭但是只有一双筷子,2人轮流吃(同时拥有2只筷子才能吃)。某一个时候,一个拿了左筷子,一人拿了右筷子,2个人都同时占用一个资源,等待另一个资源,这个时候甲在等待乙吃完并释放它占有的筷子,同理,乙也在等待甲吃完并释放它占有的筷子,这样就陷入了一个死循环,谁也无法继续吃饭。。。
      在计算机系统中也存在类似的情况。例如,某计算机系统中只有一台打印机和一台输入 设备,进程P1正占用输入设备,同时又提出使用打印机的请求,但此时打印机正被进程P2 所占用,而P2在未释放打印机之前,又提出请求使用正被P1占用着的输入设备。这样两个进程相互无休止地等待下去,均无法继续执行,此时两个进程陷入死锁状态。

    2、死锁产生的原因:

    (1)不可剥夺的系统资源的竞争:通常系统中拥有的不可剥夺资源,其数量不足以满足多个进程运行的需要,使得进程在 运行过程中,会因争夺资源而陷入僵局,如磁带机、打印机等。只有对不可剥夺资源的竞争 才可能产生死锁,对可剥夺资源的竞争是不会引起死锁的。

    (2)进程推进顺序非法:进程在运行过程中,请求和释放资源的顺序不当,也同样会导致死锁。例如,并发进程 P1、P2分别保持了资源R1、R2,而进程P1申请资源R2,进程P2申请资源R1时,两者都 会因为所需资源被占用而阻塞。
      信号量使用不当也会造成死锁。进程间彼此相互等待对方发来的消息,结果也会使得这 些进程间无法继续向前推进。例如,进程A等待进程B发的消息,进程B又在等待进程A 发的消息,可以看出进程A和B不是因为竞争同一资源,而是在等待对方的资源导致死锁。

    (3)死锁产生的条件:产生死锁必须同时满足以下四个条件,只要其中任一条件不成立,死锁就不会发生。

    a、互斥条件:进程要求对所分配的资源(如打印机)进行排他性控制,即在一段时间内某 资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源,则请求进程只能等待。

    b、不剥夺条件:进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行夺走,即只能由获得该资源的进程自己来释放(只能是主动释放)。

    c、请求和保持条件:进程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源 已被其他进程占有,此时请求进程被阻塞,但对自己已获得的资源保持不放。

    d、循环等待条件:存在一种进程资源的循环等待链,链中每一个进程已获得的资源同时被 链中下一个进程所请求。即存在一个处于等待状态的进程集合{Pl, P2, ..., pn},其中Pi等 待的资源被P(i+1)占有(i=0, 1, ..., n-1),Pn等待的资源被P0占有,如图2-15所示。

    3、死锁实现代码:

    /** 
    * 一个简单的死锁类 
    * 当DeadLock类的对象flag==1时(td1),先锁定o1,睡眠500毫秒 
    * 而td1在睡眠的时候另一个flag==0的对象(td2)线程启动,先锁定o2,睡眠500毫秒 
    * td1睡眠结束后需要锁定o2才能继续执行,而此时o2已被td2锁定; 
    * td2睡眠结束后需要锁定o1才能继续执行,而此时o1已被td1锁定; 
    * td1、td2相互等待,都需要得到对方锁定的资源才能继续执行,从而死锁。 
    */  
    public class DeadLock implements Runnable {  
        public int flag = 1;  
        //静态对象是类的所有对象共享的  
        private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object();  
        @Override  
        public void run() {  
            System.out.println("flag=" + flag);  
            if (flag == 1) {  
                synchronized (o1) {  
                    try {  
                        Thread.sleep(500);  
                    } catch (Exception e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    synchronized (o2) {  
                        System.out.println("1");  
                    }  
                }  
            }  
            if (flag == 0) {  
                synchronized (o2) {  
                    try {  
                        Thread.sleep(500);  
                    } catch (Exception e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    synchronized (o1) {  
                        System.out.println("0");  
                    }  
                }  
            }  
        }  
      
        public static void main(String[] args) {  
              
            DeadLock td1 = new DeadLock();  
            DeadLock td2 = new DeadLock();  
            td1.flag = 1;  
            td2.flag = 0;  
            //td1,td2都处于可执行状态,但JVM线程调度先执行哪个线程是不确定的。  
            //td2的run()可能在td1的run()之前运行  
            new Thread(td1).start();  
            new Thread(td2).start();  
      
        }  
    }  

     二、死锁与活锁,死锁与饥饿的区别

    1、定义:

    (1)活锁:是指线程1可以使用资源,但它很礼貌,让其他线程先使用资源,线程2也可以使用资源,但它很绅士,也让其他线程先使用资源。这样你让我,我让你,最后两个线程都无法使用资源。活锁不会被阻塞,而是不停检测一个永远不可能为真的条件。除去进程本身持有的资源外,活锁状态的进程会持续耗费宝贵的CPU时间

    (2)饥饿:是指如果线程T1占用了资源R,线程T2又请求锁R,于是T2等待。T3也请求资源R,当T1释放了R上的封锁后,系统首先批准了T3的请求,T2仍然等待。然后T4又请求封锁R,当T3释放了R上的封锁之后,系统又批准了T4的请求......,T2可能永远等待。

      这也就是ReentrantLock显示锁里提供的不公平锁机制(当然了,ReentrantLock也提供了公平锁的机制,由用户根据具体的使用场景而决定到底使用哪种锁策略),不公平锁能够提高吞吐量但不可避免的会造成某些线程的饥饿。

    2、区别:

    (1)活锁与死锁的区别:活锁和死锁类似,不同之处在于处于活锁的线程或进程的状态是一直在不断改变的,活锁不会被阻塞,而是不停检测一个永远不可能为真的条件。除去进程本身持有的资源外,活锁状态的进程会持续耗费宝贵的CPU时间。活锁可以认为是一种特殊的饥饿。一个现实的活锁例子是两个 人在狭小的走廊碰到,两个人都试着避让对方好让彼此通过,但是因为避让的方向都一样导致最后谁都不能通过走廊。简单的说就是,活锁和死锁的主要区别是前者 进程的状态可以改变但是却不能继续执行。

    (2)死锁活锁与饥饿的区别:进程会处于饥饿状态是因为持续地有其它优先级更高的进程请求相同的资源。不像死锁或者活锁,饥饿能够被解开。例如,当其它高优先级的进程都终止时并且没有更高优先级的进程到达。

    参考博客:https://www.cnblogs.com/sthu/p/9660914.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/guoyu1/p/12144993.html
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