俗话说,人多好办事!在程序里也是这样,如果是同一个应用程序需要并行处理多件任务,那就可以创建多条线程。但是人多了,往往会出现冲突,使得这个工作无法再进行下去了,(三个和尚没水喝啊!)这就是“死锁”。
死锁,举个形象的例子,就像3(A、B、C)个人在玩3个球(1、2、3),规则很简单:每个人都必须先拿到自己左手边的球,才能拿自己右边的球,两手都有球之后,才能把球都放下。
这个游戏看起来似乎可以永远进行下去,但是若干局之后,如果三个人刚好都只拿到左手边的球,都等着那右手边的球,但是因为谁都不能放手,那么这三个人(线程)都将陷入无尽的等待中了,这就是传说中的“死锁”。
下面就用Java举例,例子中已经创建了3个boolean型的静态变量ball1、ball2、ball3(初始值为FALSE),TRUE代表球被拿起,FALSE代表球仍放在地上,接下来就是3个线程类:
Class PlayerA extends Thread //A的线程
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待
ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起
While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待
ball1=TRUE; //拿起ball1
System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
Class PlayerB extends Thread //B的线程
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被拿起,则进入等待
ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起
While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待
ball2=TRUE; //拿起ball2
System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
Class PlayerC extends Thread //C的线程
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待
ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起
While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待
ball3=TRUE; //拿起ball1
System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
Main()函数略,运行这个程序,你会看到有若干行打印信息后,就不再有输出,那么就说明它“死锁”了。
那么我们如何来消除“死锁”呢?首先,让我们来看看产生“死锁”的必要条件:
1. 互斥,就是说多个线程不能同时使用同一资源,比如,当线程A使用该资源时,B线程只能等待A释放后才能使用;
2. 占有等待,就是某线程必须同时拥有N个资源才能完成任务,否则它将占用已经拥有的资源直到拥有他所需的所有资源为止,就好像游戏中,必须两个球都拿到了,才能释放;
3. 非剥夺,就是说所有线程的优先级都相同,不能在别的线程没有释放资源的情况下,夺走其已占有的资源;
4. 循环等待,就是没有资源满足的线程无限期地等待。
(嘿嘿~操作系统的知识还没有忘啊!)
有的读者已经明白了,只要打破这这几个必要条件,就能打破“死锁”!那么先来看看互斥:
要打破这个条件,就是要让多个线程能共享资源,就相当于A和B能同时举起ball1一样,当然在这个例子里我们可以这样修改规则,但是在其它程序中就不一定能了,比如说一个“读”线程,一个“写”线程,它们都能操作同一文件。在这种情况下,我们就不能“又读又写”文件,否则有可能会读到脏数据!因此我们很少从这方面考虑。
占有等待
打破占有等待,只要当检测到自己所需的资源仍被别的线程占用,即释放自己已占有的资源(毫不利己,专门利人,呵呵~),或者在经过一段时间的等待后,还未得到所需资源,才释放,这都能打破占有等待。我们可以把While (TRUE)中的代码改一下(以A为例):
Outer:While(TRUE)//做标记
{
Int i=0;
While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待
ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起
While(ball1==TRUE)
{
i++;
if(i==1000) //当计数达到1000后还未得到ball1,则放下ball3,并重新开始
{
ball3=FLASE;
break Outer;
}
}
ball1=TRUE; //拿起ball1
System.out.println(“A已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球
}
其它两个线程也是如此,即可打破占有等待;
非剥夺
其实打破非剥夺,只要给线程制定一个优先级即可。比如例子中,我们设优先级从高到低为A、B、C,既当A需要ball3,而C正占有它,但是A的优先级比C高,那么C必须马上释放ball3。同理,A对B、B对C也是如此。代码修改如下:
Class PlayerA extends Thread //A的线程,优先级最高
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
if(ball3==TRUE) //如果ball3已被C拿起
ball3=FALSE; //则“强迫”C放下ball3
ball3=TRUE; //当ball3被放下后,立刻拿起
if(ball1==TRUE) //如果ball1已被B拿起
ball1=FALSE; //则“强迫”B放下ball1
ball1=TRUE; //拿起ball1
System.out.println(“A已经拿到两球!”);
ball1=FALSE;ball3=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
Class PlayerB extends Thread //B的线程,优先级第二
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
While(ball1==TRUE) {} //如果ball1已被A拿起,则进入等待
ball1=TRUE; //当ball1被放下后,立刻拿起
if(ball2==TRUE) //如果ball1已被C拿起
ball2=FALSE; //则“强迫”C放下ball2
ball2=TRUE; //拿起ball2
System.out.println(“B已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball2=FALSE;ball1=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
Class PlayerC extends Thread //C的线程,优先级最低
{
Public void run()
{
While(TRUE) //无限循环
{
While(ball2==TRUE) {} //如果ball2已被拿起,则进入等待
ball2=TRUE; //当ball2被放下后,立刻拿起
While(ball3==TRUE) {} //如果ball3已被拿起,则进入等待
ball3=TRUE; //拿起ball1
System.out.println(“C已经拿到两球!”)//为了方便观察死锁现象
ball3=FALSE;ball2=FALSE;//然后放下两球
}
}
}
通过这样的修改我们就能打破“非剥夺”(唉~和这个社会一样,可怜的小C啊!)。
最后的循环等待的解决方法其实和占有等待是一样的,都是等待一段时间后释放资源。好了,希望通过这个例子能让读者对“死锁”有一定的认识。
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