手画图解 | 关于死锁，面试的一切都在这里了

news2024/11/25 6:40:07

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。

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。

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

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

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。

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。

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；

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。

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

由于互斥和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