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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。
代码语言:javascript复制 1public class Account {
2 public Account(int balance, String card) {
3 this.balance = balance;
4 this.card = card;
5 }
6 private int balance;
7 private String card;
8 public void addMoney(int amount) {
9 balance += amount;
10 }
11 // 省略 get set 方法
12}
13public class AccountDeadLock {
14 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
15 // 模拟正常的前置业务
16 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
17 synchronized (from) {
18 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());
19 synchronized (to) {
20 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());
21 // 转出账号扣钱
22 from.addMoney(-amount);
23 // 转入账号加钱
24 to.addMoney(amount);
25 }
26 }
27 System.out.println("transfer success");
28 }
29
30 public static void main(String[] args) {
31 Account from = new Account(100, "6000001");
32 Account to = new Account(100, "6000002");
33
34 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
35
36 // 线程 1
37 threadPool.execute(() -> {
38 try {
39 transfer(from, to, 50);
40 } catch (InterruptedException e) {
41 e.printStackTrace();
42 }
43 });
44
45 // 线程 2
46 threadPool.execute(() -> {
47 try {
48 transfer(to, from, 30);
49 } catch (InterruptedException e) {
50 e.printStackTrace();
51 }
52 });
53
54
55 }
56}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。
代码语言:javascript复制1pool-1-thread-1 lock from account 6000001
2pool-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:
代码语言:javascript复制 1public class Account {
2 public Account(int balance, String card) {
3 this.balance = balance;
4 this.card = card;
5 }
6 private int balance;
7 private String card;
8 public void addMoney(int amount) {
9 balance += amount;
10 }
11 // 省略 get set 方法
12}
13public class AccountLiveLock {
14
15 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
16 // 模拟正常的前置业务
17 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
18 // 保证转账一定成功
19 while (true) {
20 if (from.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
21 try {
22 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());
23 if (to.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
24 try {
25 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());
26 // 转出账号扣钱
27 from.addMoney(-amount);
28 // 转入账号加钱
29 to.addMoney(amount);
30 break;
31 } finally {
32 to.lock.unlock();
33 }
34
35 }
36 } finally {
37 from.lock.unlock();
38 }
39 }
40 }
41 System.out.println("transfer success");
42
43 }
44
45 public static void main(String[] args) {
46 Account from = new Account(100, "A");
47 Account to = new Account(100, "B");
48
49 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
50
51 // 线程 1
52 threadPool.execute(() -> {
53 try {
54 transfer(from, to, 50);
55 } catch (InterruptedException e) {
56 e.printStackTrace();
57 }
58 });
59
60 // 线程 2
61 threadPool.execute(() -> {
62 try {
63 transfer(to, from, 30);
64 } catch (InterruptedException e) {
65 e.printStackTrace();
66 }
67 });
68 }
69}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:
代码语言:javascript复制1pool-1-thread-1 lock from account 6000001
2pool-1-thread-2 lock from account 6000002
3pool-1-thread-2 lock from account 6000002
4pool-1-thread-1 lock from account 6000001
5pool-1-thread-1 lock from account 6000001
6pool-1-thread-2 lock from account 6000002transfer 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:
代码语言:javascript复制 1// 其他代码不变
2public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
3 // 模拟正常的前置业务
4 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
5 Account maxAccount=from;
6 Account minAccount=to;
7 if(Long.parseLong(from.getCard()) 8 maxAccount=to; 9 minAccount=from; 10 } 11 12 synchronized (maxAccount) { 13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock account " + maxAccount.getCard()); 14 synchronized (minAccount) { 15 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock account " + minAccount.getCard()); 16 // 转出账号扣钱 17 from.addMoney(-amount); 18 // 转入账号加钱 19 to.addMoney(amount); 20 } 21 } 22 System.out.println("transfer success"); 23 }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: 代码语言:javascript复制 1 public static final int MAX_TIME = 5; 2 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException { 3 // 模拟正常的前置业务 4 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); 5 // 保证转账一定成功 6 Random random = new Random(); 7 int retryTimes = 0; 8 boolean flag=false; 9 while (retryTimes++ < MAX_TIME) { 10 // 等待时间随机 11 if (from.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) { 12 try { 13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard()); 14 if (to.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) { 15 try { 16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard()); 17 // 转出账号扣钱 18 from.addMoney(-amount); 19 // 转入账号加钱 20 to.addMoney(amount); 21 flag=true; 22 break; 23 } finally { 24 to.lock.unlock(); 25 } 26 27 } 28 } finally { 29 from.lock.unlock(); 30 } 31 } 32 } 33 if(flag){ 34 System.out.println("transfer success"); 35 }else { 36 System.out.println("transfer failed"); 37 } 38 }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