Java實現多線程死鎖與資源限制

本篇文章給大家分享的是有關Java實現多線程死鎖與資源限制，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

鎖是個非常有用的工具，運用場景非常多，因為它使用起來非常簡單，而且易于理解。但同時它也會帶來一些困擾，那就是可能會引起死鎖，一旦產生死鎖，就會造成系統功能不可用。

死鎖的概念

那什么是死鎖呢？所謂死鎖： 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由于競爭資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處于死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。

死鎖產生的必要條件

1）互斥條件：指進程對所分配到的資源進行排它性使用，即在一段時間內某資源只由一個進程占用。如果此時還有其它進程請求資源，則請求者只能等待，直至占有資源的進程用畢釋放。

2）請求和保持條件：指進程已經保持至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其它進程占有，此時請求進程阻塞，但又對自己已獲得的其它資源保持不放。

3）不剝奪條件：指進程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完時由自己釋放。

4）環路等待條件：指在發生死鎖時，必然存在一個進程——資源的環形鏈，即進程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一個P1占用的資源；P1正在等待P2占用的資源，……，Pn正在等待已被P0占用的資源。

死鎖代碼實例

public class DeadLockDemo {
  private static String A = "A";
  private static String B = "B";
  public static void main(String[] args) {
    new DeadLockDemo().deadLock();
  }
  /**
   * 死鎖
   * @author fuyuwei
   * 2017年5月13日 下午9:27:32
   */
  private void deadLock() {
    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @SuppressWarnings("static-access")
      @Override
      public void run() {
        synchronized (A) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(2000);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          synchronized (B) {
            System.out.println("1");
          }
        }
      }
    });
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        synchronized (B) {
          synchronized (A) {
            System.out.println("2");
          }
        }
      }
    });
    t1.start();
    t2.start();
  }
}

線程A睡眠2秒之后鎖定B同步打印1，但是這時候B已經被第二個線程鎖定，并且第二天線程又鎖定A打印2，就這樣A等待B但是握著B不放，B等待A但是握著A不放，就產生了死鎖。

當然這段代碼純粹是為了演示死鎖，在實際工作中基本上不會出現這種代碼。在實際工作中線程可能拿到一個數據庫鎖，釋放鎖的時候拋出了異常，沒釋放掉。

一旦出現死鎖，業務是可感知的，因為不能繼續提供服務了，那么只能通過dump線程查看到底是哪個線程出現了問題，以下線程信息告訴我們是DeadLockDemo類的第42行和第31行引起的死鎖。

"Thread-2" prio=5 tid=7fc0458d1000 nid=0x116c1c000 waiting for monitor entry [116c1b000
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.ifeve.book.forkjoin.DeadLockDemo$2.run(DeadLockDemo.java:42)
- waiting to lock <7fb2f3ec0> (a java.lang.String)
- locked <7fb2f3ef8> (a java.lang.String)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:695)
"Thread-1" prio=5 tid=7fc0430f6800 nid=0x116b19000 waiting for monitor entry [116b18000
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.ifeve.book.forkjoin.DeadLockDemo$1.run(DeadLockDemo.java:31)
- waiting to lock <7fb2f3ef8> (a java.lang.String)
- locked <7fb2f3ec0> (a java.lang.String)
at java.lang.Thread.run(Thread.j

避免死鎖的方法

1、避免一個線程同時獲取多個鎖。

2、避免一個線程在鎖內同時占用多個資源，盡量保證每個鎖只占用一個資源。

3、嘗試使用定時鎖，使用lock.tryLock（timeout）來替代使用內部鎖機制。

4、對于數據庫鎖，加鎖和解鎖必須在一個數據庫連接里，否則會出現解鎖失敗的情況。

什么是資源限制

資源限制是指在進行并發編程時，程序的執行速度受限于計算機硬件資源或軟件資源。例如，服務器的帶寬只有2Mb/s，某個資源的下載速度是1Mb/s每秒，系統啟動10個線程下載資源，下載速度不會變成10Mb/s，所以在進行并發編程時，要考慮這些資源的限制。硬件資源限制有帶寬的上傳/下載速度、硬盤讀寫速度和CPU的處理速度。軟件資源限制有數據庫的連接數和socket連接數等。

資源限制引發的問題

在并發編程中，將代碼執行速度加快的原則是將代碼中串行執行的部分變成并發執行，但是如果將某段串行的代碼并發執行，因為受限于資源，仍然在串行執行，這時候程序不僅不會加快執行，反而會更慢，因為增加了上下文切換和資源調度的時間。例如，之前看到一段程序使用多線程在辦公網并發地下載和處理數據時，導致CPU利用率達到100%，幾個小時都不能運行完成任務，后來修改成單線程，一個小時就執行完成了。

如何解決資源限制的問題

對于硬件資源限制，可以考慮使用集群并行執行程序。既然單機的資源有限制，那么就讓程序在多機上運行。比如使用ODPS、Hadoop或者自己搭建服務器集群，不同的機器處理不同的數據。可以通過“數據ID%機器數”，計算得到一個機器編號，然后由對應編號的機器處理這筆數據。對于軟件資源限制，可以考慮使用資源池將資源復用。比如使用連接池將數據庫和Socket連接復用，或者在調用對方webservice接口獲取數據時，只建立一個連接。

在資源限制情況下進行并發編程

如何在資源限制的情況下，讓程序執行得更快呢？方法就是，根據不同的資源限制調整程序的并發度，比如下載文件程序依賴于兩個資源——帶寬和硬盤讀寫速度。有數據庫操作時，涉及數據庫連接數，如果SQL語句執行非常快，而線程的數量比數據庫連接數大很多，則某些線程會被阻塞，等待數據庫連接。

補充知識：初入Java并發-避免死鎖的常見方法

1、避免一個線程同時獲取多個鎖

2、避免一個線程在鎖內同時占用多個資源，盡量保證每個鎖只占用一個資源

3、嘗試使用定時鎖，使用lock.tryLock(timeout)來替代使用內部鎖機制

4、對于數據庫鎖，加鎖和解鎖必須在一個數據庫連接里，否則會出現解鎖失敗的情況。

以上就是Java實現多線程死鎖與資源限制，小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業資訊頻道。