手画图解,关于死锁,面试的一切都在这里了

什么是死锁(Deadlock)

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。若无外力作用,它们都将无法推进下去。

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产生死锁的四个必要条件得烂熟于心:

  • 互斥条件:进程要求对所分配的资源进行排他性控制,即在一段时间内某资源仅为一个进程所占用。此时若有其他进程请求该资源,则请求进程只能等待。
  • 不剥夺条件:进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行夺走,即只能由获得该资源的进程自己来释放。
  • 请求和保持条件:进程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其他进程占有,此时请求进程被阻塞,但对自己已获得的资源保持不放。
  • 循环等待条件:存在一种进程资源的循环等待链,连中每一个进程已获得的资源同时被链中下一个进程所请求。

相应的,如果想在程序运行之前预防发生死锁(也成为 “死锁预防”),必须设法破坏产生死锁的四个必要条件之一

  • 破坏互斥条件:允许系统资源都能共享使用,则系统不会进行死锁状态。这种方案并不太可行,因为有些资源根本就不能同时访问,比如打印机。
  • 破坏不剥夺条件:当一个已经保持了某些不可剥夺资源的进程,请求新的资源时得不到满足,它必须释放已经保持的所有资源,待以后需要时再重新申请。这种方法常用于状态易于保存和恢复的资源,如 CPU 的寄存器及内存资源,一般不能用于打印机之类的资源。
  • 破坏请求和保持条件:采用预先静态分配方法,即进程在运行前一次申请完他所需要的全部资源,在他的资源未满足前,不把它投入运行。一旦运行后,这些资源就一直归它所有,也不再提出其他资源请求,这样就可以保证系统不会发生死锁。
  • 破坏循环等待条件:采用顺序资源分配法。首先给系统中的资源编号,规定每个进程,必须按编号递增的顺序请求资源,同类资源一次申请完。也就是说,只要进程提出申请分配资源,则该进程在以后的资源申请中,只能申请编号比之前大的资源

光看罗列出来的几点文字肯定还是不能完全理解,下面会结合实例来给大伙解释。

用 Java 写一个死锁

这绝对是面试中 Java 手写题的 TOP2!!!除了人尽皆知的手写单例模式,手写死锁可能有些小伙伴会遗漏掉。

逻辑其实非常简单,我们申请两个资源,开两个线程,每个线程持有其中的一个资源,并且互相请求对方的资源,就构成了死锁。

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MySQL 死锁

MySQL 经典的死锁案例

下面来看个 MySQL 经典的死锁案例:转账

A 账户给 B 账户转账 50 元的同时,B 账户也给 A 账户转账 30 元

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正常情况下,如果只有一个操作,A 给 B 转账 50 元,可以在一个事务内完成,先获取 A 用户的余额和 B 用户的余额,因为之后需要修改这两条数据,所以需要通过写锁(for UPDATE)锁住他们,防止其他事务更改导致我们的更改丢失而引起脏数据

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但如果 A 给 B 转账和 B 给 A 转账同时发生,那就是两个事务,可能发生死锁:

1)A 用户给 B 用户转账 50 元,需在程序中开启事务 1 来执行 SQL,获取 A 的余额同时锁住 A 这条数据。

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2)B 用户给 A 用户转账 30 元,需在程序中开启事务 2 来执行 SQL,并获取 B 的余额同时锁住 B 这条数据。

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3)在事务 1 中执行剩下的 SQL,此时事务 1 是获取不到 B 的锁的,也即 select for update 就会被阻塞住;

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4)同理,事务 2 继续执行剩下的 SQL,请求 A 的锁,也是获取不到的

事务 1 和事务 2 存在相互等待获取锁的过程,导致两个事务都挂起阻塞,最终抛出获取锁超时的异常。

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如何解决 MySQL 死锁

要想解决上述死锁问题,我们可以从死锁的四个必要条件入手。

指导思想其实很明确:就是保证 A 向 B 转账和 B 向 A 转账这两个事务同一时刻只能有一个事务能成功获取到锁

由于互斥不剥夺是锁本质的功能体现,无法修改,所以咱们从另外两个条件尝试去解决。

1)破坏 “请求和保持” 条件:A 和 B 之间的操作用同一个锁锁住(比如用 Redis 分布式锁做,A 和 B 之间的锁的 key 表示为 A:B,可以让 id 小的用户排在前面,id 大的用户排在后面,这样来设计 key。如果存在分库分表的情况,用 hashcode 来做比较也行),保证 A 向 B 转账和 B 向 A 转账这两个事务同一时刻只能有一个事务能成功获取锁

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2)破坏 “循环等待” 条件:先获取更小的锁,获取到了小的锁才能获取大锁(所谓小锁还是大锁,也可以简单的根据用户的 id 来进行区分,先请求用户 id 较小的,再请求用户 id 较大的)。比如 A.id

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具体代码可参考如下:

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