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传说中的“死锁”?西安一码通奔溃,程序员竟无法抢修?

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来源:blog.csdn.net/hd12370/article/details/82814348


上一篇干货:我是培训机构的程序员,不敢告诉任何人



正文



大家好,我是小乐。


递归导致栈溢出!

12月20日早间,不少西安市民反映西安一码通应用软件出现故障无法打开,页面没有个人信息显示,拨打西安一码通服务热线也无法接通,市民正常出行受阻,目前全市都无法使用。上午9时,官方表示由于一码通软件系统故障导致,系统目前正在努力抢修中,暂时无法确定修复完成时间,请大家耐心等待。

每当出现Bug,就到了考验程序员的时刻。地铁上、马路边、游乐场......随处可见程序员攻克Bug的身影,毕竟,每一个Bug,都难不倒所向披靡的战士!但今天出现的一幕,也让程序员犯了难!于是有了下图:

据报道,负责西安一码通开发运维的是西安本土的企业,然而现在其工作人员也因为无法扫码且没有48小时核酸证明进不了公司,陷入了“没有绿码就不能上班,不上班就无法修复软件的循环”。

死锁面试题(什么是死锁,产生死锁的原因及必要条件)

什么是死锁?

所谓死锁,是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,当进程处于这种僵持状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进。因此我们举个例子来描述,如果此时有一个线程A,按照先锁a再获得锁b的的顺序获得锁,而在此同时又有另外一个线程B,按照先锁b再锁a的顺序获得锁。如下图所示:

产生死锁的原因?

可归结为如下两点:

a. 竞争资源

系统中的资源可以分为两类:

  1. 可剥夺资源,是指某进程在获得这类资源后,该资源可以再被其他进程或系统剥夺,CPU和主存均属于可剥夺性资源;

  2. 另一类资源是不可剥夺资源,当系统把这类资源分配给某进程后,再不能强行收回,只能在进程用完后自行释放,如磁带机、打印机等。

  • 产生死锁中的竞争资源之一指的是竞争不可剥夺资源(例如:系统中只有一台打印机,可供进程P1使用,假定P1已占用了打印机,若P2继续要求打印机打印将阻塞)

  • 产生死锁中的竞争资源另外一种资源指的是竞争临时资源(临时资源包括硬件中断、信号、消息、缓冲区内的消息等),通常消息通信顺序进行不当,则会产生死锁。

b. 进程间推进顺序非法

若P1保持了资源R1,P2保持了资源R2,系统处于不安全状态,因为这两个进程再向前推进,便可能发生死锁 例如,当P1运行到P1:Request(R2)时,将因R2已被P2占用而阻塞;当P2运行到P2:Request(R1)时,也将因R1已被P1占用而阻塞,于是发生进程死锁。

死锁产生的4个必要条件?

产生死锁的必要条件:

  1. 互斥条件:进程要求对所分配的资源进行排它性控制,即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
  2. 请求和保持条件:当进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
  3. 不剥夺条件:进程已获得的资源在未使用完之前,不能剥夺,只能在使用完时由自己释放。
  4. 环路等待条件:在发生死锁时,必然存在一个进程--资源的环形链。

解决死锁的基本方法

预防死锁:


    • 资源一次性分配:一次性分配所有资源,这样就不会再有请求了:(破坏请求条件)
  • 只要有一个资源得不到分配,也不给这个进程分配其他的资源:(破坏请保持条件)
  • 可剥夺资源:即当某进程获得了部分资源,但得不到其它资源,则释放已占有的资源(破坏不可剥夺条件)
  • 资源有序分配法:系统给每类资源赋予一个编号,每一个进程按编号递增的顺序请求资源,释放则相反(破坏环路等待条件)另外,搜索公众号Linux就该这样学后台回复“电子书”,获取一份惊喜礼包。
  1. 以确定的顺序获得锁

如果必须获取多个锁,那么在设计的时候需要充分考虑不同线程之前获得锁的顺序。按照上面的例子,两个线程获得锁的时序图如下:



如果此时把获得锁的时序改成:


那么死锁就永远不会发生。针对两个特定的锁,开发者可以尝试按照锁对象的hashCode值大小的顺序,分别获得两个锁,这样锁总是会以特定的顺序获得锁,那么死锁也不会发生。问题变得更加复杂一些,如果此时有多个线程,都在竞争不同的锁,简单按照锁对象的hashCode进行排序(单纯按照hashCode顺序排序会出现“环路等待”),可能就无法满足要求了,这个时候开发者可以使用银行家算法,所有的锁都按照特定的顺序获取,同样可以防止死锁的发生,该算法在这里就不再赘述了,有兴趣的可以自行了解一下。

  1. 超时放弃

当使用synchronized关键词提供的内置锁时,只要线程没有获得锁,那么就会永远等待下去,然而Lock接口提供了boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException方法,该方法可以按照固定时长等待锁,因此线程可以在获取锁超时以后,主动释放之前已经获得的所有的锁。通过这种方式,也可以很有效地避免死锁。还是按照之前的例子,时序图如下:



避免死锁

  • 预防死锁的几种策略,会严重地损害系统性能。因此在避免死锁时,要施加较弱的限制,从而获得 较满意的系统性能。由于在避免死锁的策略中,允许进程动态地申请资源。因而,系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进入不安全的状态,则将资源分配给进程;否则,进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。

  • 银行家算法:首先需要定义状态和安全状态的概念。系统的状态是当前给进程分配的资源情况。因此,状态包含两个向量Resource(系统中每种资源的总量)和Available(未分配给进程的每种资源的总量)及两个矩阵Claim(表示进程对资源的需求)和Allocation(表示当前分配给进程的资源)。安全状态是指至少有一个资源分配序列不会导致死锁。当进程请求一组资源时,假设同意该请求,从而改变了系统的状态,然后确定其结果是否还处于安全状态。如果是,同意这个请求;如果不是,阻塞该进程知道同意该请求后系统状态仍然是安全的。关注程序员小乐

检测死锁

  • 首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码;

  • 然后建立资源分配表和进程等待表。

解除死锁

当发现有进程死锁后,便应立即把它从死锁状态中解脱出来,常采用的方法有:

  • 剥夺资源:从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程,以解除死锁状态;
  • 撤消进程:可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程,直至有足够的资源可用,死锁状态.消除为止;所谓代价是指优先级、运行代价、进程的重要性和价值等。

死锁检测

  1. Jstack命令

jstack是java虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具。jstack用于打印出给定的java进程ID或core file或远程调试服务的Java堆栈信息。Jstack工具可以用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合,生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因,如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等。线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈,就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么事情,或者等待什么资源。

  1. JConsole工具

Jconsole是JDK自带的监控工具,在JDK/bin目录下可以找到。它用于连接正在运行的本地或者远程的JVM,对运行在Java应用程序的资源消耗和性能进行监控,并画出大量的图表,提供强大的可视化界面。而且本身占用的服务器内存很小,甚至可以说几乎不消耗。


最后给读者整理了一份BAT大厂面试真题,需要的可扫码加微信备注:“面试”获取。


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