java安全编码指南之:死锁dead lock

简介

java中为了保证共享数据的安全性,我们引入了锁的机制。有了锁就有可能产生死锁。

死锁的原因就是多个线程锁住了对方所需要的资源,然后现有的资源又没有释放,从而导致循环等待的情况。

通常来说如果不同的线程对加锁和释放锁的顺序不一致的话,就很有可能产生死锁。

不同的加锁顺序

我们来看一个不同加锁顺序的例子:

public class DiffLockOrder {
 private int amount;
 public DiffLockOrder(int amount){
 this.amount=amount;
 }
 public void transfer(DiffLockOrder target,int transferAmount){
 synchronized (this){
 synchronized (target){
 if(amount< transferAmount){
 System.out.println("余额不足!");
 }else{
 amount=amount-transferAmount;
 target.amount=target.amount+transferAmount;
 }
 }
 }
 }
}

上面的例子中,我们模拟一个转账的过程,amount用来表示用户余额。transfer用来将当前账号的一部分金额转移到目标对象中。

为了保证在transfer的过程中,两个账户不被别人修改,我们使用了两个synchronized关键字,分别把transfer对象和目标对象进行锁定。

看起来好像没问题,但是我们没有考虑在调用的过程中,transfer的顺序是可以发送变化的:

 DiffLockOrder account1 = new DiffLockOrder(1000);
 DiffLockOrder account2 = new DiffLockOrder(500);
 Runnable target1= ()->account1.transfer(account2,200);
 Runnable target2= ()->account2.transfer(account1,100);
 new Thread(target1).start();
 new Thread(target2).start();

上面的例子中,我们定义了两个account,然后两个账户互相转账,最后很有可能导致互相锁定,最后产生死锁。

使用private类变量

使用两个sync会有顺序的问题,那么有没有办法只是用一个sync就可以在所有的实例中同步呢?

有的,我们可以使用private的类变量,因为类变量是在所有实例中共享的,这样一次sync就够了:

public class LockWithPrivateStatic {
 private int amount;
 private static final Object lock = new Object();
 public LockWithPrivateStatic(int amount){
 this.amount=amount;
 }
 public void transfer(LockWithPrivateStatic target, int transferAmount){
 synchronized (lock) {
 if (amount < transferAmount) {
 System.out.println("余额不足!");
 } else {
 amount = amount - transferAmount;
 target.amount = target.amount + transferAmount;
 }
 }
 }
}

使用相同的Order

我们产生死锁的原因是无法控制上锁的顺序,如果我们能够控制上锁的顺序,是不是就不会产生死锁了呢?

带着这个思路,我们给对象再加上一个id字段:

 private final long id; _// 唯一ID,用来排序_
 private static final AtomicLong nextID = new AtomicLong(0); _// 用来生成ID_
 public DiffLockWithOrder(int amount){
 this.amount=amount;
 this.id = nextID.getAndIncrement();
 }

在初始化对象的时候,我们使用static的AtomicLong类来为每个对象生成唯一的ID。

在做transfer的时候,我们先比较两个对象的ID大小,然后根据ID进行排序,最后安装顺序进行加锁。这样就能够保证顺序,从而避免死锁。

 public void transfer(DiffLockWithOrder target, int transferAmount){
 DiffLockWithOrder fist, second;
 if (compareTo(target) < 0) {
 fist = this;
 second = target;
 } else {
 fist = target;
 second = this;
 }
 synchronized (fist){
 synchronized (second){
 if(amount< transferAmount){
 System.out.println("余额不足!");
 }else{
 amount=amount-transferAmount;
 target.amount=target.amount+transferAmount;
 }
 }
 }
 }

释放掉已占有的锁

死锁是互相请求对方占用的锁,但是对方的锁一直没有释放,我们考虑一下,如果获取不到锁的时候,自动释放已占用的锁是不是也可以解决死锁的问题呢?

因为ReentrantLock有一个tryLock()方法,我们可以使用这个方法来判断是否能够获取到锁,获取不到就释放已占有的锁。

我们使用ReentrantLock来完成这个例子:

public class DiffLockWithReentrantLock {
 private int amount;
 private final Lock lock = new ReentrantLock();
 public DiffLockWithReentrantLock(int amount){
 this.amount=amount;
 }
 private void transfer(DiffLockWithReentrantLock target, int transferAmount)
 throws InterruptedException {
 while (true) {
 if (this.lock.tryLock()) {
 try {
 if (target.lock.tryLock()) {
 try {
 if(amount< transferAmount){
 System.out.println("余额不足!");
 }else{
 amount=amount-transferAmount;
 target.amount=target.amount+transferAmount;
 }
 break;
 } finally {
 target.lock.unlock();
 }
 }
 } finally {
 this.lock.unlock();
 }
 }
 _//随机sleep一定的时间,保证可以释放掉锁_
 Thread.sleep(1000+new Random(1000L).nextInt(1000));
 }
 }
}

我们把两个tryLock方法在while循环中,如果不能获取到锁就循环遍历。

原文链接
本文为阿里云原创内容,未经允许不得转载。

作者:阿里云云栖号原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000037495776

%s 个评论

要回复文章请先登录注册