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死锁的发生原因和避免措施

一、概述

在多线程编程中，死锁是一个常见的问题。理解死锁的成因和避免策略是提升程序稳定性和性能的重要能力。

二、普通人 vs 高手的回答

• 普通人回答：

  • “临场发挥…”

• 高手回答：

  • “死锁是指两个或多个线程在执行过程中，因争夺共享资源而造成的相互等待现象。如果没有外部干预，这些线程将一直阻塞，无法继续执行。”

三、死锁的四个必要条件

死锁的发生需要同时满足以下四个条件：

1. 互斥条件：

   • 共享资源只能被一个线程占用。例如，资源 X 和 Y 只能由一个线程持有。

2. 请求和保持条件：

   • 线程 T1 已经持有资源 X，但在等待资源 Y，不释放资源 X。

3. 不可抢占条件：

   • 其他线程不能强行抢占线程 T1 已占有的资源。

4. 循环等待条件：

   • 线程 T1 等待线程 T2 占有的资源，而线程 T2 又在等待线程 T1 占有的资源，形成循环等待。

四、死锁的解决方式

一旦发生死锁，通常需要人工干预来解决，例如重启服务或杀掉某个线程。因此，在编码时应尽量避免死锁。

五、避免死锁的策略

通过破坏死锁发生的任一条件，可以有效避免死锁：

1. 请求和保持条件：

   • 解决方案：尽量一次性申请所有需要的资源，而不是分次申请。这样可以避免因持有部分资源而产生的等待。

2. 不可抢占条件：

   • 解决方案：允许线程在申请其他资源失败时，主动释放其已占有的资源。这种做法破坏了不可抢占条件，从而减少死锁发生的机会。

3. 循环等待条件：

   • 解决方案：采用按序申请资源的策略。为每个资源指定一个线性顺序，线程在申请资源时，必须按顺序申请，先申请序号小的资源，后申请序号大的资源，这样可以避免循环等待的情况。

六、总结

了解死锁的成因及其避免策略是高效多线程编程的基础。掌握死锁的四个条件以及如何通过请求和保持、不可抢占和循环等待的调整来规避，可以提升程序的稳定性和响应性。

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