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手畫圖解,關于死鎖,面試的一切都在這里了

2022-12-15 07:23:25 其他

什么是死鎖(Deadlock)

死鎖是指兩個或兩個以上的執行緒在執行程序中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象,若無外力作用,它們都將無法推進下去,

產生死鎖的四個必要條件得爛熟于心:

  • 互斥條件:行程要求對所分配的資源進行排他性控制,即在一段時間內某資源僅為一個行程所占用,此時若有其他行程請求該資源,則請求行程只能等待,
  • 不剝奪條件:行程所獲得的資源在未使用完畢之前,不能被其他行程強行奪走,即只能由獲得該資源的行程自己來釋放,
  • 請求和保持條件:行程已經保持了至少一個資源,但又提出了新的資源請求,而該資源已被其他行程占有,此時請求行程被阻塞,但對自己已獲得的資源保持不放,
  • 回圈等待條件:存在一種行程資源的回圈等待鏈,連中每一個行程已獲得的資源同時被鏈中下一個行程所請求,

相應的,如果想在程式運行之前預防發生死鎖(也成為 “死鎖預防”),必須設法破壞產生死鎖的四個必要條件之一

  • 破壞互斥條件:允許系統資源都能共享使用,則系統不會進行死鎖狀態,這種方案并不太可行,因為有些資源根本就不能同時訪問,比如列印機,
  • 破壞不剝奪條件:當一個已經保持了某些不可剝奪資源的行程,請求新的資源時得不到滿足,它必須釋放已經保持的所有資源,待以后需要時再重新申請,這種方法常用于狀態易于保存和恢復的資源,如 CPU 的暫存器及記憶體資源,一般不能用于列印機之類的資源,
  • 破壞請求和保持條件:采用預先靜態分配方法,即行程在運行前一次申請完他所需要的全部資源,在他的資源未滿足前,不把它投入運行,一旦運行后,這些資源就一直歸它所有,也不再提出其他資源請求,這樣就可以保證系統不會發生死鎖,
  • 破壞回圈等待條件:采用順序資源分配法,首先給系統中的資源編號,規定每個行程,必須按編號遞增的順序請求資源,同類資源一次申請完,也就是說,只要行程提出申請分配資源,則該行程在以后的資源申請中,只能申請編號比之前大的資源

光看羅列出來的幾點文字肯定還是不能完全理解,下面會結合實體來給大伙解釋,

用 Java 寫一個死鎖

這絕對是面試中 Java 手寫題的 TOP2!!!除了人盡皆知的手寫單例模式,手寫死鎖可能有些小伙伴會遺漏掉,

邏輯其實非常簡單,我們申請兩個資源,開兩個執行緒,每個執行緒持有其中的一個資源,并且互相請求對方的資源,就構成了死鎖,

MySQL 死鎖

MySQL 經典的死鎖案例

下面來看個 MySQL 經典的死鎖案例:轉賬

A 賬戶給 B 賬戶轉賬 50 元的同時,B 賬戶也給 A 賬戶轉賬 30 元

正常情況下,如果只有一個操作,A 給 B 轉賬 50 元,可以在一個事務內完成,先獲取 A 用戶的余額和 B 用戶的余額,因為之后需要修改這兩條資料,所以需要通過寫鎖(for UPDATE)鎖住他們,防止其他事務更改導致我們的更改丟失而引起臟資料

但如果 A 給 B 轉賬和 B 給 A 轉賬同時發生,那就是兩個事務,可能發生死鎖:

1)A 用戶給 B 用戶轉賬 50 元,需在程式中開啟事務 1 來執行 SQL,獲取 A 的余額同時鎖住 A 這條資料,

2)B 用戶給 A 用戶轉賬 30 元,需在程式中開啟事務 2 來執行 SQL,并獲取 B 的余額同時鎖住 B 這條資料,

3)在事務 1 中執行剩下的 SQL,此時事務 1 是獲取不到 B 的鎖的,也即 select for update 就會被阻塞住;

4)同理,事務 2 繼續執行剩下的 SQL,請求 A 的鎖,也是獲取不到的

事務 1 和事務 2 存在相互等待獲取鎖的程序,導致兩個事務都掛起阻塞,最終拋出獲取鎖超時的例外,

如何解決 MySQL 死鎖

要想解決上述死鎖問題,我們可以從死鎖的四個必要條件入手,

指導思想其實很明確:就是保證 A 向 B 轉賬和 B 向 A 轉賬這兩個事務同一時刻只能有一個事務能成功獲取到鎖

由于互斥不剝奪是鎖本質的功能體現,無法修改,所以咱們從另外兩個條件嘗試去解決,

1)破壞 “請求和保持” 條件:A 和 B 之間的操作用同一個鎖鎖住(比如用 Redis 分布式鎖做,A 和 B 之間的鎖的 key 表示為 A:B,可以讓 id 小的用戶排在前面,id 大的用戶排在后面,這樣來設計 key,如果存在分庫分表的情況,用 hashcode 來做比較也行),保證 A 向 B 轉賬和 B 向 A 轉賬這兩個事務同一時刻只能有一個事務能成功獲取鎖

2)破壞 “回圈等待” 條件:先獲取更小的鎖,獲取到了小的鎖才能獲取大鎖(所謂小鎖還是大鎖,也可以簡單的根據用戶的 id 來進行區分,先請求用戶 id 較小的,再請求用戶 id 較大的),比如 A.id < B.id,那么 A 和 B 之間的操作,都是要先獲取 A 鎖,再獲取 B 鎖

具體代碼可參考如下:


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