活锁,也许你需要了解一下
发布日期:2021-06-29 07:37:58 浏览次数:3 分类:技术文章

本文共 6916 字,大约阅读时间需要 23 分钟。

前两天看极客时间 Java 并发课程的时候,刷到一个概念:活锁。死锁,倒是不陌生,活锁却是第一次听到。

在介绍活锁之前,我们先来复习一下死锁。下面的例子模拟一个转账业务,多线程环境,为了账户金额安全,对账户进行了加锁。

public class Account {     public Account(int balance, String card) {         this.balance = balance;         this.card = card;     }     private int balance;     private String card;     public void addMoney(int amount) {         balance += amount;     }      // 省略 get set 方法}public class AccountDeadLock {    public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {        // 模拟正常的前置业务        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        synchronized (from) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());            synchronized (to) {                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());                // 转出账号扣钱                from.addMoney(-amount);                // 转入账号加钱                to.addMoney(amount);            }        }        System.out.println("transfer success");    }    public static void main(String[] args) {        Account from = new Account(100, "6000001");        Account to = new Account(100, "6000002");        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);        // 线程 1        threadPool.execute(() -> {            try {                transfer(from, to, 50);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        });        // 线程 2        threadPool.execute(() -> {            try {                transfer(to, from, 30);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        });    }}

上述例子中,当两个线程进入转账方法,线程 1 获取账户 6000001 这把锁,线程 2 锁住了账户 6000002 锁。

接着当线程 1 想去获取 6000002 的锁时,由于这把锁已经被线程 2 持有,线程 1 将会陷入阻塞,线程状态转为 BLOCKED。同理,线程 2 也是同样状态。

1pool-1-thread-1 lock from account 60000012pool-1-thread-2 lock from account 6000002

通过日志,可以看到两个线程开始转账方法之后,就陷入等待。

synchronized获取不到锁就会阻塞,进行等待。既然这样,我们可以使用 ReentrantLock#tryLock(long timeout, TimeUnit unit)进行改造。tryLock若能获取锁,将会返回 true,若不能获取锁将会进行等待,直到满足下列条件:

  • 超时时间内获取到了锁,返回 true

  • 超时时间内未获取到锁,返回 false

  • 中断,抛出异常

改造后代码如下:

public class Account {     public Account(int balance, String card) {         this.balance = balance;         this.card = card;     }     private int balance;     private String card;     public void addMoney(int amount) {         balance += amount;     }      // 省略 get set 方法}public class AccountLiveLock {    public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {        // 模拟正常的前置业务        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        // 保证转账一定成功        while (true) {            if (from.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());                    if (to.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {                        try {                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());                            // 转出账号扣钱                            from.addMoney(-amount);                            // 转入账号加钱                            to.addMoney(amount);                            break;                        } finally {                            to.lock.unlock();                        }                    }                } finally {                    from.lock.unlock();                }            }        }        System.out.println("transfer success");    }    public static void main(String[] args) {        Account from = new Account(100, "A");        Account to = new Account(100, "B");        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);        // 线程 1        threadPool.execute(() -> {            try {                transfer(from, to, 50);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        });        // 线程 2        threadPool.execute(() -> {            try {                transfer(to, from, 30);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        });    }}

上面代码使用了 while(true),获取锁失败,不断重试,直到成功。运行这个方法,运气好点,一把就能成功,运气不好,就会如下:

1pool-1-thread-1 lock from account 60000012pool-1-thread-2 lock from account 60000023pool-1-thread-2 lock from account 60000024pool-1-thread-1 lock from account 60000015pool-1-thread-1 lock from account 60000016pool-1-thread-2 lock from account 6000002

transfer 方法一直在运行,但是最终却得不到成功结果,这就是个活锁的例子。

死锁将会造成线程阻塞,程序看起来就像陷入假死一样。就像路上碰到人,你盯着我,我盯着你,互相等待对方让道,最后谁也过不去。

你愁啥?瞅你咋啦?

而活锁不一样,线程不断重复同样的操作,但也却执行不成功。还拿上面举例,这次你往左一步,他往右边一步,巧了,又碰上。然后不断循环,最后还是谁也过不去。

图片来源:知乎

分析死锁这个例子,两个线程获取的锁的顺序不一致,最后导致互相需要对方手中的锁。如果两个线程加锁顺序一致,所需条件就会一样,势必就不会产生死锁了。

我们以卡号大小为顺序,每次都给卡号比较大的账户先加锁,这样就可以解决死锁问题,代码修改如下:

// 其他代码不变     public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {         // 模拟正常的前置业务         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);         Account maxAccount=from;         Account minAccount=to;         if(Long.parseLong(from.getCard())

对于活锁的例子,存在两个问题:

一是锁的锁超时时间都一样,导致两个线程几乎同时释放锁,重试时又同时上锁,然后陷入死循环。解决这个问题,我们可以使超时时间不一样,引入一定的随机性。

二是这里使用 while(true),实际开发中万万不能这么玩。这种情况我们需要设置最大的重试次数。

画外音:如果重试这么多次,一直不成功,但是业务却想成功。现在不成功,不要傻着一直试,先放下,记录下来,待会再重试补偿呗~

活锁的代码可以改成如下:

        public static final int MAX_TIME = 5;     public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {         // 模拟正常的前置业务         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);         // 保证转账一定成功         Random random = new Random();         int retryTimes = 0;         boolean flag=false;         while (retryTimes++ < MAX_TIME) {            // 等待时间随机            if (from.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) {                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());                    if (to.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) {                        try {                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());                            // 转出账号扣钱                            from.addMoney(-amount);                            // 转入账号加钱                            to.addMoney(amount);                            flag=true;                            break;                        } finally {                            to.lock.unlock();                        }                    }                } finally {                    from.lock.unlock();                }            }        }        if(flag){            System.out.println("transfer success");         }else {            System.out.println("transfer failed");        }    }

总结

死锁是日常开发中比较容易碰到的情况,我们需要小心,注意加锁的顺序。活锁,碰到情况可能不常见,本质上我们只需要注意设置最大的重试次数,就不会永远陷入一直重试中。

参考链接

http://c.biancheng.net/view/4786.html

https://www.javazhiyin.com/43117.html

本文转载自公众号:楼下小黑哥

转载地址:https://blog.csdn.net/zl1zl2zl3/article/details/104663696 如侵犯您的版权,请留言回复原文章的地址,我们会给您删除此文章,给您带来不便请您谅解!

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