死锁和同步方法

Question

我在Stack Overflow上找到了一段代码，我认为它与我遇到的问题非常相似，但我仍然不明白为什么会进入死锁。这个例子来自于Java中的死锁检测：

Class A
{
  synchronized void methodA(B b)
  {
    b.last();
  }

  synchronized void last()
  {
    System.out.println(“ Inside A.last()”);
  }
}

Class B
{
  synchronized void methodB(A a)
  {
    a.last();
  }

  synchronized void last()
  {
    System.out.println(“ Inside B.last()”);
  }
}

Class Deadlock implements Runnable 
{
  A a = new A(); 
  B b = new B();

  // Constructor
  Deadlock()
  {
    Thread t = new Thread(this); 
    t.start();
    a.methodA(b);
  }

  public void run()
  {
    b.methodB(a);
  }

  public static void main(String args[] )
  {
    new Deadlock();
  }
}

在这种情况下，当调用Deadlock()构造函数时，它会作为线程启动。此时将调用run()方法。它将调用b.methodB(a)，然后调用a.last()只打印一条语句。同时，a.methodA(b)会调用b.last()。没有任何对象的交叉依赖，并且它们也不会同时执行一个方法。即使它们同时执行，使用synchronized关键字也会将它们排队，不是吗？但是为什么有时候会进入死锁呢？并非每次都会发生死锁，这相当难以预测。是什么导致它进入死锁，有哪些解决方法？

- Carven

Answer 1

这两个语句的执行可能会交织在一起：

Thread 1:  a.methodA(b);    //inside the constructor
Thread 2:  b.methodB(a);    //inside run()

要执行a.methodA()，线程1需要获取A对象的锁。

要执行b.methodB()，线程2需要获取B对象的锁。

然后，线程1的methodA()要调用b实例上的同步方法，它需要获取由线程2持有的b的锁，这会导致线程1等待该锁被释放。

线程2的methodB()要能够调用a实例上的同步方法，则需要获得由线程1持有的a锁，这也会导致线程2等待。

由于每个线程都持有另一个线程想要的锁，将会发生死锁，即两个线程都无法获取所需的锁，并且它们也不会释放它们持有的锁。

需要理解的是，这段代码不会在每次运行时都产生死锁 - 只有在按照一定顺序执行四个关键步骤（线程1持有A的锁并尝试获取B，而线程2则持有B的锁并尝试获取A）时才会产生死锁。反复运行此代码，这种顺序肯定会发生。

- matt b

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这是答案，但我们什么时候才能在SO上绘制图表呢？ :-) - Alvin

@Alvin，你可以从http://www.websequencediagrams.com/或http://yuml.me/嵌入图像。 - matt b

@matt 是的，那也可以，但不如直接在SO上绘制好看。 - Alvin

在Java中有没有办法可以防止这个问题？我正在思考如何避免这个死锁问题，但似乎非常困惑，因为它们都会偶尔陷入彼此自动等待的情况。谢谢！ - Carven

@xEnOn：避免这种死锁很容易。如果您需要在程序的不同部分锁定相同的两个或多个对象，请始终以相同的顺序锁定它们。 - Jake T.

Answer 2

synchronized 在方法或代码块执行前会对 对象 加锁。由于它锁定整个对象，因此它是一个不太优雅的工具，有时看起来很容易使用，但会导致死锁，即没有实际竞争数据被读取或写入时发生。

a.method(b) 锁定 a 对象，b.method(a) 锁定 b 对象。然而，两个执行线程都在等待另一个对象释放其锁定状态，因此无法继续调用 b.last() 或 a.last() 方法。

- sarnold

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但是如果我不使用synchronized，该方法可能只会运行一半，然后被其他线程中断。但是使用synchronized会导致出现锁定问题。通常如何解决这样的问题？谢谢。 - Carven

@Xenon，学习如何正确编写并发程序是一个广阔的研究领域；我听到的最好建议是“锁定数据，而不是代码”。Java的synchronized使锁定代码变得容易，但锁定特定的数据对象是更有用的工具，从长远来看。通常也更容易理解对于_数据_的锁定，因此您可以强制执行锁定层次结构以防止死锁。 - sarnold

Answer 3

调用methodA会（有效地）锁定(a)，锁定(b)。如果任务此时切换并尝试methodB，则会立即触发锁定(b)。

- david van brink