| 在几乎所有编程语言中，由于多线程引发的错误都有着难以再现的特点，程序的死锁或其它多线程错误可能只在某些特殊的情形下才出现，或在不同的VM上运行同一个程序时错误表现不同。因此，在编写多线程程序时，事先认识和防范可能出现的错误特别重要。 无论是客户端还是服务器端多线程Java程序，最常见的多线程问题包括死锁、隐性死锁和数据竞争。 死锁 死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。 导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问。“synchronized”关键词的作用是，确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块，因此，被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性的访问权。当线程访问对象时，线程会给对象加锁，而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞，直至*一个线程释放它加在对象上的锁。 由于这个原因，在使用“synchronized”关键词时，很容易出现两个线程互相等待对方做出某个动作的情形。代码一是一个导致死锁的简单例子。 //代码一 class Deadlocker { int field_1; private Object lock_1 = new int[1]; int field_2; private Object lock_2 = new int[1]; public void method1(int value) { “synchronized” (lock_1) { “synchronized” (lock_2) { field_1 = 0; field_2 = 0; } } } public void method2(int value) { “synchronized” (lock_2) { “synchronized” (lock_1) { field_1 = 0; field_2 = 0; } } } } 参考代码一，考虑下面的过程： ◆ 一个线程（ThreadA）调用method1()。 ◆ ThreadA在lock_1上同步，但允许被抢先执行。 ◆ 另一个线程（ThreadB）开始执行。 ◆ ThreadB调用method2()。 ◆ ThreadB获得lock_2，继续执行，企图获得lock_1。但ThreadB不能获得lock_1，因为ThreadA占有lock_1。 ◆ 现在，ThreadB阻塞，因为它在等待ThreadA释放lock_1。 ◆ 现在轮到ThreadA继续执行。ThreadA试图获得lock_2，但不能成功，因为lock_2已经被ThreadB占有了。 ◆ ThreadA和ThreadB都被阻塞，程序死锁。 当然，大多数的死锁不会这么显而易见，需要仔细分析代码才能看出，对于规模较大的多线程程序来说尤其如此。好的线程分析工具，例如JProbe Threadalyzer能够分析死锁并指出产生问题的代码位置。 隐性死锁 隐性死锁由于不规范的编程方式引起，但不一定每次测试运行时都会出现程序死锁的情形。由于这个原因，一些隐性死锁可能要到应用正式发布之后才会被发现，因此它的危害性比普通死锁更大。下面介绍两种导致隐性死锁的情况：加锁次序和占有并等待。 加锁次序 当多个并发的线程分别试图同时占有两个锁时，会出现加锁次序冲突的情形。如果一个线程占有了另一个线程必需的锁，就有可能出现死锁。考虑下面的情形，ThreadA和ThreadB两个线程分别需要同时拥有lock_1、lock_2两个锁，加锁过程可能如下： ◆ ThreadA获得lock_1； ◆ ThreadA被抢占，VM调度程序转到ThreadB； ◆ ThreadB获得lock_2； ◆ ThreadB被抢占，VM调度程序转到ThreadA； ◆ ThreadA试图获得lock_2，但lock_2被ThreadB占有，所以ThreadA阻塞； ◆ 调度程序转到ThreadB； ◆ ThreadB试图获得lock_1，但lock_1被ThreadA占有，所以ThreadB阻塞； ◆ ThreadA和ThreadB死锁。 必须指出的是，在代码丝毫不做变动的情况下，有些时候上述死锁过程不会出现，VM调度程序可能让其中一个线程同时获得lock_1和lock_2两个锁，即线程获取两个锁的过程没有被中断。在这种情形下，常规的死锁检测很难确定错误所在。 占有并等待 如果一个线程获得了一个锁之后还要等待来自另一个线程的通知，可能出现另一种隐性死锁，考虑代码二。 //代码二 public class queue { static java.lang.Object queueLock_; Producer producer_; Consumer consumer_; public class Producer { void produce() { while (!done) { “synchronized” (queueLock_) { produceItemAndAddItToQueue(); “synchronized” (consumer_) { consumer_.notify(); } } } } public class Consumer { consume() { while (!done) { “synchronized” (queueLock_) { “synchronized” (consumer_) { consumer_.wait(); } removeItemFromQueueAndProcessIt(); } } } } } } |
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