Question

什么是死锁？

Answer 1

在并发程序设计中，死锁 (deadlock) 是一种十分常见的逻辑错误。通过采用正确的编程方式，死锁的发生不难避免。

死锁的四个必要条件

在计算机专业的本科教材中，通常都会介绍死锁的四个必要条件。这四个条件缺一不可，或者说只要破坏了其中任何一个条件，死锁就不可能发生。我们来复习一下，这四个条件是：
•互斥（Mutual exclusion）：存在这样一种资源，它在某个时刻只能被分配给一个执行绪（也称为线程）使用；
•持有（Hold and wait）：当请求的资源已被占用从而导致执行绪阻塞时，资源占用者不但无需释放该资源，而且还可以继续请求更多资源；
•不可剥夺（No preemption）：执行绪获得到的互斥资源不可被强行剥夺，换句话说，只有资源占用者自己才能释放资源；
•环形等待（Circular wait）：若干执行绪以不同的次序获取互斥资源，从而形成环形等待的局面，想象在由多个执行绪组成的环形链中，每个执行绪都在等待下一个执行绪释放它持有的资源。

解除死锁的必要条件

不难看出，在死锁的四个必要条件中，第二、三和四项条件比较容易消除。通过引入事务机制，往往可以消除第二、三两项条件，方法是将所有上锁操作均作为事务对待，一旦开始上锁，即确保全部操作均可回退，同时通过锁管理器检测死锁，并剥夺资源（回退事务）。这种做法有时会造成较大开销，而且也需要对上锁模式进行较多改动。

消除第四项条件是比较容易且代价较低的办法。具体来说这种方法约定：上锁的顺序必须一致。具体来说，我们人为地给锁指定一种类似“水位”的方向性属性。无论已持有任何锁，该执行绪所有的上锁操作，必须按照一致的先后顺序从低到高（或从高到低）进行，且在一个系统中，只允许使用一种先后次序。

请注意，放锁的顺序并不会导致死锁。也就是说，尽管按照 锁A, 锁B, 放A, 放B 这样的顺序来进行锁操作看上去有些怪异，但是只要大家都按先A后B的顺序上锁，便不会导致死锁。
举例

假如有三个对象A、B、C，我们人为约定它们的锁序是： A 先于 B 先于 C。举例说来，下列锁序均为合法：
• 锁C，放C
• 锁B，放B
• 锁B，锁C，放B，放C
• 锁B，锁C，放C，放B
• 锁A，放A
• 锁A，锁C，放A，放C
• 锁A，锁C，放C，放A
• 锁A，锁B，放A，放B
• 锁A，锁B，放B，放A
• 锁A，锁B，锁C，放A，放B，放C
• 锁A，锁B，锁C，放C，放B，放A

而在上面定义的系统中，可能导致发生死锁典型上锁序列包括：
• 锁B，锁A，锁C，放C，放A，放B

（因为先B后A的上锁顺序违反了锁序约定，如果另一执行绪同时按照先A后B的顺序上锁，则可能由于执行绪甲获得了B，执行绪乙获得了A，而导致双方同时等待对方释放所持有的锁，从而形成死锁局面；解法是将操作序列中增加适当的锁操作，即改为锁B，放B，锁A，锁B，锁C，放C，放A，放B）

或者说，只要拿锁的时候不出现逆序（例如拿着C的时候试图抓B或A，或者拿着B的时候试图抓A），并出现潜在逆序的时候先放掉“小”锁再抓大的，就一定不造成死锁了。