死锁是一种多线程编程中的常见问题,是指两个或多个线程在执行过程中互相等待对方释放需要的资源,并导致所有线程无法继续执行的情况。下面我将详细讲解如何避免死锁的形成。
什么是死锁?
死锁是指在两个或多个线程协作完成某项任务的过程中,由于彼此之间相互等待对方释放需要的资源,导致所有线程都停止执行的现象。例如,线程 A 在占用资源 1 的同时等待获取资源 2,而线程 B 占用资源 2 的同时等待获取资源 1,这种情况下就会发生死锁。
如何避免死锁?
为了避免死锁的发生,我们可以采取以下几种策略:
1. 加锁顺序
加锁顺序是避免死锁的一种重要策略。如果在多个线程中需要获取多个锁,那么应该尽量保证所有线程以相同的顺序获取锁。例如,如果线程 A 先获取锁 1,再获取锁 2,那么线程 B 也应该按照相同的顺序获取锁 1 和锁 2,这样才能避免死锁的产生。
2. 超时等待
在多线程编程中,如果某个线程长时间占用资源而无法继续执行,那么可以设置一个超时时间,在等待超过该时间后自动放弃该资源的获取。这样可以避免因为长时间等待而出现死锁的情况。
以下是两条示例说明:
示例一
import threading
# 创建两把锁
lockA = threading.Lock()
lockB = threading.Lock()
# 线程一获取锁A后等待锁B
def threadA():
lockA.acquire()
print("Thread A acquired lock A")
lockB.acquire()
print("Thread A acquired lock B")
lockB.release()
lockA.release()
# 线程二获取锁B后等待锁A
def threadB():
lockB.acquire()
print("Thread B acquired lock B")
lockA.acquire()
print("Thread B acquired lock A")
lockA.release()
lockB.release()
# 启动两个线程并等待执行完成
t1 = threading.Thread(target=threadA)
t2 = threading.Thread(target=threadB)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
在上述示例中,线程 A 首先获取锁 A,然后等待获取锁 B;而线程 B 则首先获取锁 B,然后等待获取锁 A。由于两个线程都需要等待对方释放资源,因此会一直等待下去,导致死锁的产生。
为了避免死锁的产生,我们可以将线程 A 和线程 B 分别按照相同的顺序获取锁,例如都按照 A->B 的顺序获取锁。
示例二
import threading
# 创建两个资源
resource1 = "resource 1"
resource2 = "resource 2"
# 线程一占用资源1等待资源2,占用期间等待资源1被释放
def threadA():
with threading.Lock() as lock1:
print("Thread A acquired lock 1")
with threading.Lock() as lock2:
print("Thread A acquired lock 2")
print("Thread A working on " + resource2)
print("Thread A released lock 2")
print("Thread A released lock 1")
# 线程二占用资源2等待资源1,占用期间等待资源2被释放
def threadB():
with threading.Lock() as lock2:
print("Thread B acquired lock 2")
with threading.Lock() as lock1:
print("Thread B acquired lock 1")
print("Thread B working on " + resource1)
print("Thread B released lock 1")
print("Thread B released lock 2")
# 启动两个线程并等待执行完成
t1 = threading.Thread(target=threadA)
t2 = threading.Thread(target=threadB)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
在上述示例中,线程 A 占用资源 1 后等待资源 2,而线程 B 占用资源 2 后等待资源 1,与示例一类似,两个线程之间会产生死锁。
为了避免死锁,我们同样可以将线程 A 和线程 B 按照相同的顺序占用资源,例如都按照 1->2 的顺序占用资源。
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