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用Java信号量 解决死锁

26970 理论 | 2014-8-27

死锁在多线程的情况下,在竞争竞态条件与临界区(http://www.javacui.com/Theory/147.html  )出现时,会出现数据不同步情况, 而为了避免这种情况,之前也说了:界区实现方法有两种,一种是用synchronized,一种是用Lock显式锁实现。


而如果不恰当的使用了锁,且出现同时要锁多个对象时,会出现死锁情况,如下:

package lockTest;
import java.util.Date;
/**
 * 崔素强
 * @author cuisuqiang@163.com
 */
public class LockTest {
	public static String obj1 = "obj1";
	public static String obj2 = "obj2";
	public static void main(String[] args) {
		LockA la = new LockA();
		new Thread(la).start();
		LockB lb = new LockB();
		new Thread(lb).start();
	}
}
class LockA implements Runnable{
	public void run() {
		try {
			System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
			while(true){
				synchronized (LockTest.obj1) {
					System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
					Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会
					synchronized (LockTest.obj2) {
						System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
						Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试,占用了就不放
					}
				}
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
class LockB implements Runnable{
	public void run() {
		try {
			System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
			while(true){
				synchronized (LockTest.obj2) {
					System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
					Thread.sleep(3000); // 此处等待是给A能锁住机会
					synchronized (LockTest.obj1) {
						System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
						Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试,占用了就不放
					}
				}
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

看打印:

Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockA 开始执行
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockB 开始执行
Mon Mar 31 10:52:38 CST 2014 LockB 锁住 obj2

A锁住了B需要的,B锁住了A需要的,此时死锁产生。


为了解决这个问题,我们不使用显示的去锁,我们用信号量(http://www.javacui.com/Theory/148.html)去控制。

信号量可以控制资源能被多少线程访问,这里我们指定只能被一个线程访问,就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间,我们可以根据这个超时时间,去做一个额外处理。

对于无法成功获取的情况,一般就是重复尝试,或指定尝试的次数,也可以马上退出。

来看下如下代码:

package lockTest;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 崔素强
 * @author cuisuqiang@163.com
 */
public class UnLockTest {
	public static String obj1 = "obj1";
	public static final Semaphore a1 = new Semaphore(1);
	public static String obj2 = "obj2";
	public static final Semaphore a2 = new Semaphore(1);

	public static void main(String[] args) {
		LockAa la = new LockAa();
		new Thread(la).start();
		LockBb lb = new LockBb();
		new Thread(lb).start();
	}
}
class LockAa implements Runnable {
	public void run() {
		try {
			System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
			while (true) {
				if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
					System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
					if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
						System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
						Thread.sleep(60 * 1000); // do something
					}else{
						System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj2 失败");
					}
				}else{
					System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj1 失败");
				}
				UnLockTest.a1.release(); // 释放
				UnLockTest.a2.release();
				Thread.sleep(1000); // 马上进行尝试,现实情况下do something是不确定的
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
class LockBb implements Runnable {
	public void run() {
		try {
			System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
			while (true) {
				if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
					System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
					if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
						System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
						Thread.sleep(60 * 1000); // do something
					}else{
						System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj1 失败");
					}
				}else{
					System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj2 失败");
				}
				UnLockTest.a1.release(); // 释放
				UnLockTest.a2.release();
				Thread.sleep(10 * 1000); // 这里只是为了演示,所以tryAcquire只用1秒,而且B要给A让出能执行的时间,否则两个永远是死锁
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

看打印情况:

Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockA 开始执行
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockB 开始执行
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockB 锁住 obj2
Mon Mar 31 10:57:07 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:57:08 CST 2014LockB 锁 obj1 失败
Mon Mar 31 10:57:08 CST 2014LockA 锁 obj2 失败
Mon Mar 31 10:57:09 CST 2014 LockA 锁住 obj1
Mon Mar 31 10:57:09 CST 2014 LockA 锁住 obj2

第一次两个线程获取信号量时都会失败,因为失败后B等待时间长,所以A再次尝试时会成功。


实际中,你执行任务内容不同,所需时间是不同的。

另外不同的线程,对于获取信号量失败的处理也可能是不同的。

所以,虽然不会产生死锁,但是你要根据实际情况,来编写获取失败后的处理机制。

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