Java 예제 - 교착 상태 및 해결 방법

교착 상태는 여러 스레드가 동시에 차단되어 그 중 하나 또는 전부가 리소스가 해제되기를 기다리는 상황입니다. 스레드가 무기한 차단되므로 프로그램이 정상적으로 종료될 수 없습니다.

Java 교착 상태에 필요한 4가지 조건:

1> 상호 배타적 사용, 즉 하나의 스레드가 리소스를 사용(점유)하면 다른 스레드가 이를 사용할 수 없습니다

2> 비선점형. 자원 요청자는 자원 점유자로부터 자원을 강제로 점유할 수 없습니다.

3> 요청 및 유지, 즉 자원 요청자가 원본 자원의 동료를 유지하면서 다른 자원을 요청하는 경우입니다.

4> 루프 대기, 즉 대기 큐가 있습니다. P1은 P2의 리소스를 점유하고, P2는 P3의 리소스를 점유하며, P3는 P1의 리소스를 점유합니다. 이로 인해 대기 루프가 생성됩니다.

위의 4가지 조건이 모두 충족되면 교착상태가 발생합니다. 물론 교착상태의 경우 위의 조건 중 하나라도 깨지면 교착상태는 사라지게 된다. 교착 상태 발생을 시뮬레이션하기 위해 Java 코드를 사용해 보겠습니다.

교착 상태 문제를 해결하는 방법은 동기화를 사용하는 방법과 Lock 명시적 잠금 구현을 사용하는 것입니다.

잠금을 부적절하게 사용하여 여러 객체가 동시에 잠긴 경우 다음과 같이 교착 상태가 발생합니다.

/*
 author by w3cschool.cc
 LockTest.java
 */import java.util.Date;public class LockTest {
   public static String obj1 = "obj1";
   public static String obj2 = "obj2";
   public static void main(String[] args) {
      LockA la = new LockA();
      new Thread(la).start();
      LockB lb = new LockB();
      new Thread(lb).start();
   }}class LockA implements Runnable{
   public void run() {
      try {
         System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
         while(true){
            synchronized (LockTest.obj1) {
               System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
               Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会
               synchronized (LockTest.obj2) {
                  System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                  Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
               }
            }
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }}class LockB implements Runnable{
   public void run() {
      try {
         System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
         while(true){
            synchronized (LockTest.obj2) {
               System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
               Thread.sleep(3000); // 此处等待是给A能锁住机会
               synchronized (LockTest.obj1) {
                  System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                  Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
               }
            }
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }}

위 코드의 출력 결과는 다음과 같습니다.

Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 开始执行
Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 开始执行
Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 锁住 obj2
Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 锁住 obj1

이때 교착상태가 발생합니다.

이 문제를 해결하기 위해 명시적인 잠금 해제를 사용하지 않고 세마포어 제어를 사용합니다.

세마포어는 리소스에 액세스할 수 있는 스레드 수를 제어할 수 있습니다. 여기서는 잠금과 유사하게 하나의 스레드에서만 액세스할 수 있도록 지정합니다. 세마포어는 획득에 대한 제한 시간을 지정할 수 있으며 이 제한 시간을 기준으로 추가 처리를 수행할 수 있습니다.

성공적으로 획득하지 못한 경우 일반적으로 다시 시도하거나 시도 횟수를 지정하거나 즉시 종료할 수 있습니다.

다음 코드를 살펴보겠습니다.

/*
 author by w3cschool.cc
 UnLockTest.java
 */import java.util.Date;import java.util.concurrent.Semaphore;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class UnLockTest {
   public static String obj1 = "obj1";
   public static final Semaphore a1 = new Semaphore(1);
   public static String obj2 = "obj2";
   public static final Semaphore a2 = new Semaphore(1);

   public static void main(String[] args) {
      LockAa la = new LockAa();
      new Thread(la).start();
      LockBb lb = new LockBb();
      new Thread(lb).start();
   }}class LockAa implements Runnable {
   public void run() {
      try {
         System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
         while (true) {
            if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
               System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
               if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                  System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
                  Thread.sleep(60 * 1000); // do something
               }else{
                  System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj2 失败");
               }
            }else{
               System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj1 失败");
            }
            UnLockTest.a1.release(); // 释放
            UnLockTest.a2.release();
            Thread.sleep(1000); // 马上进行尝试，现实情况下do something是不确定的
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }}class LockBb implements Runnable {
   public void run() {
      try {
         System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
         while (true) {
            if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
               System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
               if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                  System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
                  Thread.sleep(60 * 1000); // do something
               }else{
                  System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj1 失败");
               }
            }else{
               System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj2 失败");
            }
            UnLockTest.a1.release(); // 释放
            UnLockTest.a2.release();
            Thread.sleep(10 * 1000); // 这里只是为了演示，所以tryAcquire只用1秒，而且B要给A让出能执行的时间，否则两个永远是死锁
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }}

위 예제 코드의 출력 구조는 다음과 같습니다.

Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 开始执行
Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 开始执行
Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 锁住 obj2
Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 锁住 obj1
Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockB 锁 obj1 失败
Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockA 锁 obj2 失败
Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj1
Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj2

위는 Java 예제 - 교착상태 및 해결 방법, 더 많은 관련 내용은 PHP 중국어 홈페이지(www.php.cn)를 참고해주세요!