写在前面

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来到钱庄,告诉柜员你要给铁蛋儿转 100 铜钱,这时柜员转身在墙上寻找你和铁蛋儿的账本,此时柜员可能面临三种情况:

  1. 理想状态: 你和铁蛋儿的账本都是空闲状态,一起拿回来,在你的账本上减 100 铜钱,在铁蛋儿账本上加 100 铜钱,柜员转身将账本挂回到墙上,完成你的业务
  2. 尴尬状态: 你的账本在,铁蛋儿的账本被其他柜员拿出去给别人转账,你要等待其他柜员把铁蛋儿的账本归还
  3. 抓狂状态: 你的账本不在,铁蛋儿的账本也不在,你只能等待两个账本都归还

放慢柜员的取账本操作,他一定是先拿到你的账本,然后再去拿铁蛋儿的账本,两个账本都拿到(理想状态)之后才能完成转账,用程序模型来描述一下这个拿取账本的过程:

我们继续用程序代码描述一下上面这个模型:

class Account {   private int balance;   // 转账   void transfer(Account target, int amt){     // 锁定转出账户     synchronized(this) {                     // 锁定转入账户       synchronized(target) {                    if (this.balance > amt) {           this.balance -= amt;           target.balance += amt;         }       }     }   }  }

这个解决方案看起来很完美,解决了文章开头说的两个问题,但真是这样吗?


我们刚刚说过的理想状态是钱庄只有一个柜员(既单线程)。随着钱庄规模变大,墙上早已挂了非常多个账本,钱庄为了应对繁忙的业务,开通了多个窗口,此时有多个柜员(多线程)处理钱庄业务。

柜员 1 正在办理给铁蛋儿转账的业务,但只拿到了你的账本;柜员 2 正在办理铁蛋儿给你转账的业务,但只拿到了铁蛋儿的账本,此时双方出现了尴尬状态,两位柜员都在等待对方归还账本为当前客户办理转账业务。

现实中柜员会沟通,喊出一嗓子 老铁,铁蛋儿的账本先给我用一下,用完还给你,但程序却没这么智能,synchronized 内置锁非常执着,它会告诉你「死等」的道理,最终出现死锁

Java 有了 synchronized 内置锁,还发明了显示锁 Lock,是不是就为了治一治 synchronized 「死等」的执着呢?😏

解决方案

如何解决上面的问题呢?正所谓知己知彼方能百战不殆,我们要先了解什么情况会发生死锁,才能知道如何避免死锁,很幸运我们可以站在巨人的肩膀上看待问题

Coffman 总结出了四个条件说明可以发生死锁的情形:

Coffman 条件

互斥条件:指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源,则请求者只能等待,直至占有资源的进程用毕释放。

请求和保持条件:指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。

不可剥夺条件:指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。

环路等待条件:指在发生死锁时,必然存在一个进程——资源的环形链,即进程集合{P1,P2,···,Pn}中的 P1 正在等待一个 P2 占用的资源;P2 正在等待 P3 占用的资源,……,Pn 正在等待已被 P0 占用的资源。

这几个条件很好理解,其中「互斥条件」是并发编程的根基,这个条件没办法改变。但其他三个条件都有改变的可能,也就是说破坏另外三个条件就不会出现上面说到的死锁问题

破坏请求和保持条件

每个柜员都可以取放账本,很容易出现互相等待的情况。要想破坏请求和保持条件,就要一次性拿到所有资源。

作为程序猿你一定听过这句话:

任何软件工程遇到的问题都可以通过增加一个中间层来解决

我们不允许柜员都可以取放账本,账本要由单独的账本管理员来管理

也就是说账本管理员拿取账本是临界区,如果只拿到其中之一的账本,那么不会给柜员,而是等待柜员下一次询问是否两个账本都在

//账本管理员 public class AccountBookManager {     synchronized boolean getAllRequiredAccountBook( Object from, Object to){         if(拿到所有账本){             return true;         } else{             return false;         }     }     // 归还资源     synchronized void