Java 死锁解决方案顺序锁和轮询锁

Java 死锁是指在多线程程序中,两个或多个线程被永久性的阻塞,等待彼此所占用的资源被释放。例如:线程 A 持有锁 1,需要获取锁 2。而线程 B 正在持有锁 2,需要获取锁 1。此时,A 和 B 互相等待对方释放资源,从而形成死锁。

解决 Java 死锁问题的方案有很多,其中顺序锁和轮询锁是两种比较常见的方法,下面就来详细介绍这两种锁的用法和实现。

顺序锁

顺序锁是通过按照一定的顺序来获取锁,从而避免死锁的发生。顺序锁通常需要对多个锁进行排序,按照一定的顺序进行加锁和解锁,从而避免死锁的发生。

下面是一个简单的示例:我们有两把锁 A 和 B,我们规定必须要先获取 A 锁,再获取 B 锁,才能进行操作。

Object lockA = new Object();
Object lockB = new Object();

// 线程 1
synchronized (lockA) {
    // 等待一段时间
    Thread.sleep(100);
    synchronized (lockB) {
        // 执行操作
    }
}

// 线程 2
synchronized (lockA) {
    // 等待一段时间
    Thread.sleep(100);
    synchronized (lockB) {
        // 执行操作
    }
}

在上述代码中,线程 1 先获取了锁 A,然后等待一段时间后再去获取锁 B。而线程 2 先获取了锁 A,然后等待一段时间后再去获取锁 B。因为它们都按照同样的顺序获取锁,所以不会发生死锁。

轮询锁

顺序锁的缺点是不够灵活,如果需要处理复杂的交错锁定关系,则需要书写更加复杂的代码。相对而言,轮询锁更为灵活,原理是不断地去尝试获取锁,如果一段时间后仍然无法获取到锁,则放弃这个锁的获取。

下面是一个使用轮询锁的示例:

Object lockA = new Object();
Object lockB = new Object();

// 线程 1
while (true) {
    if (tryLock(lockA) && tryLock(lockB)) {
        try {
            // 执行操作
            break;
        } finally {
            unlock(lockB);
            unlock(lockA);
        }
    } else {
        // 等待一段时间后重新获取锁
        Thread.sleep(100);
    }
}

// 线程 2
while (true) {
    if (tryLock(lockB) && tryLock(lockA)) {
        try {
            // 执行操作
            break;
        } finally {
            unlock(lockA);
            unlock(lockB);
        }
    } else {
        // 等待一段时间后重新获取锁
        Thread.sleep(100);
    }
}

public static boolean tryLock(Object lock) {
    try {
        return sync.tryAcquireNanos(1, TimeUnit.NANOSECONDS);
    } catch (InterruptedException ex) {
        return false;
    }
}

public static void unlock(Object lock) {
    sync.release(1);
}

在上述代码中,线程 1 和线程 2 都会先尝试获取锁 A,如果获取成功,则再去获取锁 B。如果获取失败,则等待一段时间后重新进行尝试。如果获取锁成功,则执行完操作后必须释放锁。该示例中使用了 tryLock 方法去尝试获取锁,如果在一定时间内获取不到,则返回失败。

注意,轮询锁并不能根本解决死锁的问题,只是通过一定的时间和尝试,避免了死锁的发生。因此,轮询锁应该仅被用于某些特殊情况下,而不能作为一种常规的解决方案。

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