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湖州民生建设有限公司网站,营销型网站建设推荐,大型电子商务网站开发,网站开发运营经理死锁 多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程 都在等待对方释放资源,都停止执行的情形,某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能 会发生“死锁&quo…

死锁

多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程 都在等待对方释放资源,都停止执行的情形,某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能 会发生“死锁"的问题;

死锁是指多个线程在执行过程中,因为争夺资源而造成的一种互相等待的现象,导致这些线程都无法继续执行下去。

练习代码

package com.lock;/*
死锁
多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程
都在等待对方释放资源,都停止执行的情形,某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能
会发生“死锁"的问题;*///死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");Makeup g2 = new Makeup(0,"白雪公主");g1.start();g2.start();}
}//口红(Lipstick)
class Lipstick{}//镜子(Mirror)
class Mirror{}//化妆(Makeup)
class Makeup extends Thread{//需要的资源只有一份,用static来抱着只有一份static Lipstick lipstick = new Lipstick();static Mirror mirror = new Mirror();int choice;//选择String girlName;//使用化妆品的人Makeup(int choice,String girlName){this.choice = choice;this.girlName = girlName;}@Overridepublic void run() {//化妆try {makeup();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//化妆,互相持有对方的锁,就是需要拿到对方的资源private void makeup() throws InterruptedException {if (choice == 0) {synchronized (lipstick) {//获得口红的锁System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");Thread.sleep(1000);synchronized (mirror){//1s钟后想获得镜子 的锁System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");}}}else {synchronized (mirror) {//获得镜子的锁System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");Thread.sleep(2000);synchronized (lipstick){//2s钟后想获得口红 的锁System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");}}}}
}

代码结构

  1. DeadLock类:这是主类,包含main方法,用于启动两个线程。

  2. Lipstick类和Mirror类:这两个类分别代表口红和镜子,是共享资源。

  3. Makeup类:继承自Thread类,表示一个化妆的线程。每个线程代表一个女孩,她们需要使用口红和镜子来化妆。

代码逻辑

  1. 共享资源

    • LipstickMirror是两个共享资源,分别代表口红和镜子。

    • 这两个资源被声明为static,确保它们在所有Makeup实例之间共享。

  2. Makeup类

    • choice:表示女孩的选择,决定她们先获取哪个资源。

    • girlName:表示女孩的名字。

    • run()方法:线程启动后执行的方法,调用makeup()方法。

    • makeup()方法:模拟化妆过程,尝试获取口红和镜子的锁。

  3. 死锁的产生

    • 如果choice为0,线程会先获取口红的锁,然后尝试获取镜子的锁。

    • 如果choice为1,线程会先获取镜子的锁,然后尝试获取口红的锁。

    • 由于两个线程的执行顺序不同,可能会导致以下情况:

      • 线程1(灰姑凉)持有口红的锁,等待镜子的锁。

      • 线程2(白雪公主)持有镜子的锁,等待口红的锁。

    • 这样,两个线程互相等待对方释放资源,导致死锁。

代码执行流程

  1. 启动线程

    • g1g2两个线程分别启动,代表灰姑凉和白雪公主。

    • g1choice为0,g2choice为1。

  2. 线程执行

    • g1先获取口红的锁,然后尝试获取镜子的锁。

    • g2先获取镜子的锁,然后尝试获取口红的锁。

  3. 死锁发生

    • g1持有口红的锁,等待g2释放镜子的锁。

    • g2持有镜子的锁,等待g1释放口红的锁。

    • 两个线程都无法继续执行,形成死锁。

如何避免死锁

  1. 锁的顺序:确保所有线程以相同的顺序获取锁。例如,所有线程都先获取口红的锁,再获取镜子的锁。

  2. 超时机制:在获取锁时设置超时时间,如果超时则释放已持有的锁并重试。

  3. 死锁检测:使用工具或算法检测死锁,并采取相应措施解除死锁。

优化后代码

package com.lock;/*
死锁
多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程
都在等待对方释放资源,都停止执行的情形,某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能
会发生“死锁"的问题;死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件
1.互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用;
2.请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放;
3.不剥夺条件:进程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺;
4,循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生*///死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");Makeup g2 = new Makeup(0,"白雪公主");g1.start();g2.start();}
}//口红(Lipstick)
class Lipstick{}//镜子(Mirror)
class Mirror{}//化妆(Makeup)
class Makeup extends Thread{//需要的资源只有一份,用static来抱着只有一份static Lipstick lipstick = new Lipstick();static Mirror mirror = new Mirror();int choice;//选择String girlName;//使用化妆品的人Makeup(int choice,String girlName){this.choice = choice;this.girlName = girlName;}@Overridepublic void run() {//化妆try {makeup();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//化妆,互相持有对方的锁,就是需要拿到对方的资源private void makeup() throws InterruptedException {if (choice == 0) {synchronized (lipstick) {//获得口红的锁System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");Thread.sleep(1000);}synchronized (mirror){//1s钟后想获得镜子 的锁System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");}}else {synchronized (mirror) {//获得镜子的锁System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");Thread.sleep(2000);}synchronized (lipstick){//2s钟后想获得口红 的锁System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");}}}
}

修改后的代码分析

关键修改点
  1. 锁的嵌套被移除

    • 在原始代码中,synchronized块是嵌套的,即一个线程在持有第一个锁的情况下尝试获取第二个锁。

    • 在修改后的代码中,synchronized块是分开的,线程在释放第一个锁之后才会尝试获取第二个锁。

  2. 锁的获取顺序

    • 修改后的代码中,线程不会同时持有两个锁,而是先释放一个锁,再尝试获取另一个锁。

    • 这样就不会出现两个线程互相等待对方释放锁的情况。


修改后的代码执行逻辑

线程1(灰姑凉)的执行流程:
  1. 获取lipstick的锁。

  2. 打印“灰姑凉获得口红的锁”。

  3. 释放lipstick的锁。

  4. 获取mirror的锁。

  5. 打印“灰姑凉获得镜子的锁”。

  6. 释放mirror的锁。

线程2(白雪公主)的执行流程:
  1. 获取mirror的锁。

  2. 打印“白雪公主获得镜子的锁”。

  3. 释放mirror的锁。

  4. 获取lipstick的锁。

  5. 打印“白雪公主获得口红的锁”。

  6. 释放lipstick的锁。


为什么避免了死锁?

  1. 锁的释放

    • 每个线程在获取一个锁后,会先释放它,再尝试获取另一个锁。

    • 这样就不会出现一个线程持有lipstick的锁并等待mirror的锁,而另一个线程持有mirror的锁并等待lipstick的锁的情况。

  2. 没有互相等待

    • 线程1和线程2不会同时持有对方需要的锁,因此不会形成互相等待的僵局。

Lock锁 

1、JDK5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制--通过显式定义同步锁对象来实现同步。
同步锁使用Lock对象充当
2、java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。
锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLoc类(可重入锁)实现了Lock,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是
ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁

以下代码演示了如何使用ReentrantLock来实现线程同步,确保多个线程安全地访问共享资源。ReentrantLock是Java中提供的一种显式锁机制,相比于synchronized关键字,它提供了更灵活的锁控制方式。

package com.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*
Lock(锁)
1、JDK5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制--通过显式定义同步锁对象来实现同步。
同步锁使用Lock对象充当
2、java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。
锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLoc类(可重入锁)实现了Lock,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是
ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁*/
//测试lock锁
public class TestLock {public static void main(String[] args) {TestLock2 testLock2 = new TestLock2();new Thread(testLock2).start();new Thread(testLock2).start();new Thread(testLock2).start();}
}class TestLock2 implements Runnable{int ticketNums = 10;//定义lock锁private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {while (true){try {lock.lock();//加锁if (ticketNums > 0) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(ticketNums--);}else {break;}}finally {//解锁lock.unlock();}}}
}

代码结构

  1. TestLock类

    • 这是主类,包含main方法,用于启动多个线程。

    • 创建了一个TestLock2对象,并启动三个线程来执行该对象的run方法。

  2. TestLock2类

    • 实现了Runnable接口,表示一个任务,可以被多个线程执行。

    • 包含一个共享资源ticketNums(票数),多个线程会竞争访问和修改这个资源。

    • 使用ReentrantLock来确保对ticketNums的访问是线程安全的。


代码逻辑

1. 共享资源
  • ticketNums:表示剩余的票数,初始值为10。

  • 多个线程会同时访问和修改ticketNums,因此需要确保线程安全。

2. ReentrantLock
  • ReentrantLock是一个可重入锁,允许线程多次获取同一把锁。

  • 通过lock()方法加锁,通过unlock()方法解锁。

  • 使用try-finally块确保锁一定会被释放,避免死锁。

3. 线程执行逻辑
  • 每个线程执行TestLock2run方法。

  • while (true)循环中,线程不断尝试获取锁并访问共享资源ticketNums

  • 如果ticketNums > 0,线程会休眠1秒(模拟耗时操作),然后打印并减少ticketNums的值。

  • 如果ticketNums <= 0,线程退出循环,任务结束。


代码执行流程

  1. 启动线程

    • main方法中,创建了一个TestLock2对象,并启动三个线程。

    • 这三个线程会并发执行TestLock2run方法。

  2. 线程竞争锁

    • 每个线程在执行run方法时,会先调用lock.lock()尝试获取锁。

    • 只有一个线程能成功获取锁,其他线程会被阻塞,直到锁被释放。

  3. 访问共享资源

    • 获取锁的线程会检查ticketNums的值。

    • 如果ticketNums > 0,线程会休眠1秒,然后打印ticketNums的值并将其减1。

    • 如果ticketNums <= 0,线程会退出循环。

  4. 释放锁

    • 线程在完成对共享资源的操作后,会调用lock.unlock()释放锁。

    • 其他被阻塞的线程会竞争获取锁,继续执行。

  5. 任务结束

    • ticketNums的值减少到0时,所有线程都会退出循环,任务结束。

关键点

  1. ReentrantLock的作用

    • 确保多个线程对共享资源ticketNums的访问是互斥的,避免数据竞争。

    • 相比于synchronizedReentrantLock提供了更灵活的锁控制,例如可中断锁、超时锁等。

  2. try-finally的作用

    • try块中加锁,在finally块中解锁,确保锁一定会被释放,避免死锁。

  3. 线程安全

    • 通过ReentrantLock实现了对共享资源的线程安全访问。


改进建议

  1. 锁的粒度

    • 当前代码中,锁的粒度较大(整个while循环都在锁内),可能会影响并发性能。可以根据实际需求调整锁的粒度。

  2. 公平锁

    • ReentrantLock默认是非公平锁,可以通过构造函数new ReentrantLock(true)创建公平锁,确保线程按顺序获取锁。

  3. 锁的可中断性

    • ReentrantLock支持可中断的锁获取(lockInterruptibly()),可以在线程等待锁时响应中断。

改进后代码:

package com.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*
改进后的TestLock示例:
1. 缩小锁的粒度,只对共享资源的访问和修改加锁。
2. 使用公平锁,确保线程按顺序获取锁。
3. 优化代码结构,提高可读性和可维护性。
*/public class TestLock {public static void main(String[] args) {TestLock2 testLock2 = new TestLock2();// 启动多个线程new Thread(testLock2, "线程1").start();new Thread(testLock2, "线程2").start();new Thread(testLock2, "线程3").start();}
}class TestLock2 implements Runnable {private int ticketNums = 10; // 共享资源,表示剩余的票数// 定义公平锁private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);@Overridepublic void run() {while (true) {// 尝试获取锁lock.lock();try {if (ticketNums > 0) {// 模拟耗时操作try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 打印当前线程名和剩余的票数System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 售出票号:" + ticketNums--);} else {// 票已售完,退出循环break;}} finally {// 释放锁lock.unlock();}// 模拟线程切换,增加并发性try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

synchronized 与Lock的对比

1、lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁)synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放
2、Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁;
3、使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程(性能更好,并且具有更好的扩展性(提供更多的子类))
4、优先使用顺序:
    Lock > 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)> 同步方法(在方法体之外)

http://www.dtcms.com/wzjs/244171.html

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