多线程的死锁

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：

Class PlayerA extends Thread //A的线程

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起，则进入等待

ball3=TRUE； //当ball3被放下后，立刻拿起

While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起，则进入等待

ball1=TRUE； //拿起ball1

System.out.println(“A已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball1=FALSE；ball3=FALSE；//然后放下两球

}

}

}


Class PlayerB extends Thread //B的线程

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起，则进入等待

ball1=TRUE； //当ball1被放下后，立刻拿起

While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起，则进入等待

ball2=TRUE； //拿起ball2

System.out.println(“B已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball2=FALSE；ball1=FALSE；//然后放下两球

}

}

}


Class PlayerC extends Thread //C的线程

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起，则进入等待

ball2=TRUE； //当ball2被放下后，立刻拿起

While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起，则进入等待

ball3=TRUE； //拿起ball1

System.out.println(“C已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball3=FALSE；ball2=FALSE；//然后放下两球

}

}

}

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)：

Outer:While（TRUE）//做标记

{

Int i=0;

While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起，则进入等待

ball3=TRUE； //当ball3被放下后，立刻拿起

While(ball1==TRUE)

{

i++;

if(i==1000) //当计数达到1000后还未得到ball1，则放下ball3，并重新开始

{

ball3=FLASE;

break Outer;

}

}

ball1=TRUE； //拿起ball1

System.out.println(“A已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball1=FALSE；ball3=FALSE；//然后放下两球

}

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：

Class PlayerA extends Thread //A的线程，优先级最高

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

if(ball3==TRUE) //如果ball3已被C拿起

ball3=FALSE; //则“强迫”C放下ball3

ball3=TRUE； //当ball3被放下后，立刻拿起

if(ball1==TRUE) //如果ball1已被B拿起

ball1=FALSE; //则“强迫”B放下ball1

ball1=TRUE； //拿起ball1

System.out.println(“A已经拿到两球！”)；

ball1=FALSE；ball3=FALSE；//然后放下两球

}

}

}


Class PlayerB extends Thread //B的线程，优先级第二

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被A拿起，则进入等待

ball1=TRUE； //当ball1被放下后，立刻拿起

if(ball2==TRUE) //如果ball1已被C拿起

ball2=FALSE; //则“强迫”C放下ball2

ball2=TRUE； //拿起ball2

System.out.println(“B已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball2=FALSE；ball1=FALSE；//然后放下两球

}

}

}


Class PlayerC extends Thread //C的线程，优先级最低

{

Public void run()

{

While（TRUE） //无限循环

{

While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起，则进入等待

ball2=TRUE； //当ball2被放下后，立刻拿起

While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起，则进入等待

ball3=TRUE； //拿起ball1

System.out.println(“C已经拿到两球！”)//为了方便观察死锁现象

ball3=FALSE；ball2=FALSE；//然后放下两球

}

}

}

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。

评论

1 楼 天天来注册 2015-11-06