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什么是死锁，如何解决？

news 2025/7/5 10:12:51

什么是死锁？

在并发编程中，死锁是指两个或多个进程在竞争资源时，互相等待无法继续执行的状态。这种情况发生时，每个进程都在等待其他进程释放它们所需要的资源，但同时又不释放自己占有的资源，导致所有进程都无法继续执行下去。

死锁通常发生在多线程环境中，而且需要满足以下四个条件：

互斥条件：进程对所需资源具有排他性，即一次只能有一个进程访问该资源。
请求与保持条件：进程已经保持了至少一个资源，并且正在请求其他进程所持有的资源。
不剥夺条件：进程已经获得的资源在未使用完之前不能被其他进程剥夺，只能由持有资源的进程显式释放。
循环等待条件：存在一组进程，每个进程都在等待下一个进程所持有的资源。

如何解决死锁？

解决死锁的目标是打破死锁产生的四个条件之一，从而避免死锁的发生。我们可以采用以下几种方法解决死锁问题：

1. 预防死锁

预防死锁是通过确保死锁产生的四个条件之一无法发生，来避免死锁的发生。

破坏互斥条件：允许多个进程共享资源，例如使用读写锁。
破坏请求与保持条件：要求进程在请求资源时不保持已有的资源，例如使用资源预分配策略。
破坏不剥夺条件：允许进程在等待资源时释放已持有的资源，例如使用超时机制。
破坏循环等待条件：对所有资源进行排序，按照相同的顺序申请资源，避免循环等待。

2. 避免死锁

避免死锁是在运行时通过检测系统状态来决定是否分配资源，从而避免进入可能发生死锁的状态。

银行家算法是一种常用的避免死锁的算法，通过比较系统当前的资源分配情况和进程的最大需求，判断是否允许分配资源。

3. 检测与恢复死锁

检测死锁是通过周期性检测系统状态，判断是否处于死锁状态，如果是则采取恢复措施解除死锁。

资源分配图算法：使用资源分配图来检测死锁。
银行家算法的检测部分：通过检测系统安全状态来判断是否有可能发生死锁。

4. 忽略死锁

有些操作系统或应用程序认为死锁发生的概率非常低，可以忽略死锁问题，不进行任何处理。

示例代码

下面是一个示例代码，演示了死锁的发生和解决方法。

public class DeadlockDemo {private static final Object resource1 = new Object();private static final Object resource2 = new Object();public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {synchronized (resource1) {System.out.println("Thread 1: Holding resource 1");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (resource2) {System.out.println("Thread 1: Holding resource 1 and resource 2");}}});Thread thread2 = new Thread(() -> {synchronized (resource2) {System.out.println("Thread 2: Holding resource 2");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (resource1) {System.out.println("Thread 2: Holding resource 2 and resource 1");}}});thread1.start();thread2.start();}
}

上述代码中，两个线程分别持有资源1和资源2，并且相互请求对方持有的资源。这种情况下容易发生死锁。

为了解决这个死锁问题，我们可以使用预防死锁的方法，对资源1和资源2进行排序，保证线程按照相同的顺序申请资源。修改后的代码如下：

public class DeadlockDemo {private static final Object resource1 = new Object();private static final Object resource2 = new Object();public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {synchronized (resource1) {System.out.println("Thread 1: Holding resource 1");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (resource2) {System.out.println("Thread 1: Holding resource 1 and resource 2");}}});Thread thread2 = new Thread(() -> {synchronized (resource1) {System.out.println("Thread 2: Holding resource 1");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (resource2) {System.out.println("Thread 2: Holding resource 1 and resource 2");}}});thread1.start();thread2.start();}
}