java多线程系列-----死锁以及解决死锁的办法

死锁的四个必要条件

1)互斥条件,即某个资源在一段时间内只能由一个线程占有,不能同时被两个或两个以上的线程占有

2)不可抢占条件,线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线程自行释放

3)占有且申请条件,线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线程占有,此时该线程阻塞;但是,它在等待新资源之时,仍继续占用已占有的资源。

4)循环等待条件,存在一个线程等待序列{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,形成一个线程循环等待环

 

解决死锁的办法:

1. 加锁顺序

尽量不要使用嵌套锁,注意顺序,不要同一时间多个线程抢占同一资源对象

2. 死锁检测

允许系统进入死锁状态,然后检测它,并加以恢复

死锁的检测

(该部分讲述如何判断是否产生死锁)

1、画出资源分配图

系统死锁,可利用资源分配图来描述。如下图所示,用长方形代表一个进程,用框代表一类资源。由于一种类型的资源可能有多个,用框中的一个点代表一类资源中的一个资源。从进程到资源的有向边叫请求边,表示该进程申请一个单位的该类资源;从资源到进程的边叫分配边,表示该类资源已经有一个资源被分配给了该进程。

 

 

2、简化资源分配图

第一步:先看A资源,它有三个箭头是向外的,因此它一共给进程分配了3个资源,此时,A没有空闲的资源剩余。

第二步:再看B资源,它有一个箭头是向外的,因此它一共给进程分配了1个资源,此时,B还剩余一个空闲的资源没分配。 

第三步:看完资源,再来看进程,先看进程P2,它只申请一个A资源,但此时A资源已经用光了,所以,进程P2进入阻塞状态,因此,进程P2暂时不能化成孤立的点。 

第四步:再看进程P1,它只申请一个B资源,此时,系统还剩余一个B资源没分配,因此,可以满足P1的申请。这样,进程P1便得到了它的全部所需资源,所以它不会进入阻塞状态,可以一直运行,等它运行完后,我们再把它的所有的资源释放。相当于:可以把P1的所有的边去掉,变成一个孤立的点,如下图所示:

 

第五步:进程P1运行完后,释放其所占有的资源(2个A资源和1个B资源),系统回收这些资源后,空闲的资源便变成2个A资源和1个B资源,由于进程P2一直在申请一个A资源,所以此时,系统能满足它的申请。这样,进程P2便得到了它的全部所需资源,所以它不会进入阻塞状态,可以一直运行,等它运行完后,我们再把它的所有的资源释放。相当于:可以把P2的所有的边都去掉,化成一个孤立的点,变成下图: 

(若能消去图中所有的边,则称该图是可完全简化的,如上图)

3、使用死锁定理判断

死锁定理: 
                     ①如果资源分配图中没有环路,则系统没有死锁; 
                     ②如果资源分配图中出现了环路,则系统可能有死锁。 
或者说: 
当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的时候,系统状态则是死锁状态

 

死锁的解除

1、资源剥夺法

挂起某些死锁进程,并抢占它的资源,将这些资源分配给其他的死锁进程。但应防止被挂起的进程长时间得不到资源,而处于资源匮乏的状态。

2、撤销进程法

强制撤销部分、甚至全部死锁进程并剥夺这些进程的资源。撤销的原则可以按进程优先级和撤销进程代价的高低进行。

3、进程回退法

让一(多)个进程回退到足以回避死锁的地步,进程回退时自愿释放资源而不是被剥夺。要求系统保持进程的历史信息,设置还原点。

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