俗话说,人多好办事!在程序里也是这样,如果是同一个应用程序需要并行处理多件任务,那就可以创建多条线程。但是人多了,往往会出现冲突,使得这个工作无法再进行下去了,(三个和尚没水喝啊!)这就是“死锁”。
死锁,举个形象的例子,就像3(A、B、C)个人在玩3个球(1、2、3),规则很简单:每个人都必须先拿到自己左手边的球,才能拿自己右边的球,两手都有球之后,才能把球都放下。
这个游戏看起来似乎可以永远进行下去,但是若干局之后,如果三个人刚好都只拿到左手边的球,都等着那右手边的球,但是因为谁都不能放手,那么这三个人(线程)都将陷入无尽的等待中了,这就是传说中的“死锁”。
下面就用Java举例,例子中已经创建了3个boolean型的静态变量ball1、ball2、ball3(初始值为FALSE),TRUE代表球被拿起,FALSE代表球仍放在地上,接下来就是3个线程类:
1 2 Class PlayerA extends Thread //A的线程 3 { 4 Public void run() { 5 While(TRUE){ //无限循环 6 While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 7 ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 8 While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待 9 ball1=TRUE; //拿起ball1 10 System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 11 ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 12 } 13 } 14 } 15 16 17 Class PlayerB extends Thread //B的线程 18 { 19 Public void run() { 20 While(TRUE) {//无限循环 21 While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待 22 ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起 23 While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 24 ball2=TRUE; //拿起ball2 25 System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 26 ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球 27 } 28 } 29 } 30 31 32 Class PlayerC extends Thread{ //C的线程 33 34 Public void run() { 35 While(TRUE){ //无限循环 36 While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 37 ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起 38 While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 39 ball3=TRUE; //拿起ball1 40 System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 41 ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球 42 } 43 } 44 } 45
Main()函数略,运行这个程序,你会看到有若干行打印信息后,就不再有输出,那么就说明它“死锁”了。
那么我们如何来消除“死锁”呢?首先,让我们来看看产生“死锁”的必要条件:
1. 互斥,就是说多个线程不能同时使用同一资源,比如,当线程A使用该资源时,B线程只能等待A释放后才能使用;
2. 占有等待,就是某线程必须同时拥有N个资源才能完成任务,否则它将占用已经拥有的资源直到拥有他所需的所有资源为止,就好像游戏中,必须两个球都拿到了,才能释放;
3. 非剥夺,就是说所有线程的优先级都相同,不能在别的线程没有释放资源的情况下,夺走其已占有的资源;
4. 循环等待,就是没有资源满足的线程无限期地等待。
(嘿嘿~操作系统的知识还没有忘啊!)
有的读者已经明白了,只要打破这这几个必要条件,就能打破“死锁”!那么先来看看互斥:
要打破这个条件,就是要让多个线程能共享资源,就相当于A和B能同时举起ball1一样,当然在这个例子里我们可以这样修改规则,但是在其它程序中就不一定能了,比如说一个“读”线程,一个“写”线程,它们都能操作同一文件。在这种情况下,我们就不能“又读又写”文件,否则有可能会读到脏数据!因此我们很少从这方面考虑。
占有等待
打破占有等待,只要当检测到自己所需的资源仍被别的线程占用,即释放自己已占有的资源(毫不利己,专门利人,呵呵~),或者在经过一段时间的等待后,还未得到所需资源,才释放,这都能打破占有等待。我们可以把While (TRUE)中的代码改一下(以A为例):
1 Outer:While(TRUE)//做标记 2 { 3 Int i=0; 4 While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 5 ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 6 While(ball1==TRUE) 7 { 8 i++; 9 10 if(i==1000) //当计数达到1000后还未得到ball1,则放下ball3,并重新开始 11 12 { 13 14 ball3=FLASE; 15 16 break Outer; 17 18 } 19 20 } 21 22 ball1=TRUE; //拿起ball1 23 24 System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 25 26 ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 27 28 } 29
其它两个线程也是如此,即可打破占有等待;
非剥夺
其实打破非剥夺,只要给线程制定一个优先级即可。比如例子中,我们设优先级从高到低为A、B、C,既当A需要ball3,而C正占有它,但是A的优先级比C高,那么C必须马上释放ball3。同理,A对B、B对C也是如此。代码修改如下:
1 Class PlayerA extends Thread //A的线程,优先级最高 2 3 { 4 5 Public void run() 6 7 { 8 9 While(TRUE) //无限循环 10 11 { 12 13 if(ball3==TRUE) //如果ball3已被C拿起 14 15 ball3=FALSE; //则“强迫”C放下ball3 16 17 ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起 18 19 if(ball1==TRUE) //如果ball1已被B拿起 20 21 ball1=FALSE; //则“强迫”B放下ball1 22 23 ball1=TRUE; //拿起ball1 24 25 System.out.println(“A已经拿到两球!”); 26 27 ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球 28 29 } 30 31 } 32 33 } 34 35 36 Class PlayerB extends Thread //B的线程,优先级第二 37 38 { 39 40 Public void run() 41 42 { 43 44 While(TRUE) //无限循环 45 46 { 47 48 While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被A拿起,则进入等待 49 50 ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起 51 52 if(ball2==TRUE) //如果ball1已被C拿起 53 54 ball2=FALSE; //则“强迫”C放下ball2 55 56 ball2=TRUE; //拿起ball2 57 58 System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 59 60 ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球 61 62 } 63 64 } 65 66 } 67 68 69 Class PlayerC extends Thread //C的线程,优先级最低 70 71 { 72 73 Public void run() 74 75 { 76 77 While(TRUE) //无限循环 78 79 { 80 81 While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待 82 83 ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起 84 85 While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待 86 87 ball3=TRUE; //拿起ball1 88 89 System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象 90 91 ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球 92 93 } 94 95 } 96 97 }
通过这样的修改我们就能打破“非剥夺”(唉~和这个社会一样,可怜的小C啊!)。
最后的循环等待的解决方法其实和占有等待是一样的,都是等待一段时间后释放资源。好了,希望通过这个例子能让读者对“死锁”有一定的认识。.