案例场景
例如账户A 转账户B、账户C 转账户D这两个转账操作。
class Account {
private int balance;
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
// 锁定转出账户
synchronized(this){ ①
// 锁定转入账户
synchronized(target){ ②
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
}
}
这种方式采用了细粒度锁。使用细粒度锁可以提高并行度，是性能优化的一个重要手段。
但是会出现一个新的问题就是死锁。
上面转账的代码是怎么发生死锁的呢？我们假设线程T1执行账户A转账户B的操作，账户A.transfer(账户B)；同时线程T2执行账户B转账户A的操作，账户B.transfer(账户A)。当T1和T2同时执行完①处的代码时，T1获得了账户A的锁（对于T1，this是账户A），而T2获得了账户B的锁（对于T2，this是账户B）。之后T1和T2在执行②处的代码时，T1试图获取账户B的锁时，发现账户B已经被锁定（被T2锁定），所以T1开始等待；T2则试图获取账户A的锁时，发现账户A已经被锁定（被T1锁定），所以T2也开始等待。于是T1和T2会无期限地等待下去，也就是我们所说的死锁了。
如何预防死锁
产生死锁的四个必要条件：
- 互斥，共享资源X和Y只能被一个线程占用；
- 占有且等待，线程T1已经取得共享资源X，在等待共享资源Y的时候，不释放共享资源X；
- 不可抢占，其他线程不能强行抢占线程T1占有的资源；
- 循环等待，线程T1等待线程T2占有的资源，线程T2等待线程T1占有的资源，就是循环等待。
其中，互斥这个条件我们没有办法破坏，因为我们用锁为的就是互斥。不过其他三个条件都是有办法破坏掉的，到底如何做呢？
- 破坏占用且等待条件
可以一次性申请所有资源，新增一个账本管理员的概念，两个资源只能同时给一个线程。这个管理员只能是一个单例，因为只有一个管理员。
class Allocator {
private List<Object> als =
new ArrayList<>();
// 一次性申请所有资源
synchronized boolean apply(
Object from, Object to){
if(als.contains(from) ||
als.contains(to)){
return false;
} else {
als.add(from);
als.add(to);
}
return true;
}
// 归还资源
synchronized void free(
Object from, Object to){
als.remove(from);
als.remove(to);
}
}
class Account {
// actr应该为单例
private Allocator actr;
private int balance;
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
// 一次性申请转出账户和转入账户，直到成功
while(!actr.apply(this, target))
；
try{
// 锁定转出账户
synchronized(this){
// 锁定转入账户
synchronized(target){
if (this.balance > amt){
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
} finally {
actr.free(this, target)
}
}
}
- 破坏不可抢占条件
核心是要能够主动释放它占有的资源，这一点synchronized是做不到的。原因是synchronized申请资源的时候，如果申请不到，线程直接进入阻塞状态了，而线程进入阻塞状态，啥都干不了，也释放不了线程已经占有的资源。
lock可以后续补充。
- 破坏循环等待条件
用“等待-通知”机制优化循环等待image
为什么说是曾经满足过呢？因为notify()只能保证在通知时间点，条件是满足的。而被通知线程的执行时间点和通知的时间点基本上不会重合，所以当线程执行的时候，很可能条件已经不满足了（保不齐有其他线程插队）。被通知的线程要想重新执行，仍然需要获取到互斥锁（因为曾经获取的锁在调用wait()时已经释放了）
notify()是会随机地通知等待队列中的一个线程，而notifyAll()会通知等待队列中的所有线程。
class Allocator {
private List<Object> als;
// 一次性申请所有资源
synchronized void apply(
Object from, Object to){
// 经典写法
while(als.contains(from) ||
als.contains(to)){
try{
wait();
}catch(Exception e){
}
}
als.add(from);
als.add(to);
}
// 归还资源
synchronized void free(
Object from, Object to){
als.remove(from);
als.remove(to);
notifyAll();
}
}
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