一种并行JAVA程序运行时的死锁检测方法
数据库并发控制中的死锁检测与解决方法
数据库并发控制中的死锁检测与解决方法死锁在数据库并发控制中是一个常见且具有挑战性的问题。
当多个事务同时竞争数据库资源时，如果每个事务都持有其他事务需要的资源，并且同时等待其他事务释放它们所需要的资源，就会出现死锁。
死锁会导致系统无法继续进行下去，使得事务无法完成并导致性能下降。
因此，死锁检测与解决是数据库系统中非常重要的一部分。
一、死锁的概念和特征死锁是指两个或多个事务互相持有对方所需要的资源，从而导致这些事务无法继续执行下去的情况。
死锁的发生可由以下条件引起：1. 互斥条件：一个资源在一个时刻只能被一个事务占用。
2. 请求与保持条件：一个事务可以请求一种资源，并且不释放它已经占有的资源。
3. 不剥夺条件：一个事务已经获得的资源不能被其他事务强制性地剥夺。
4. 循环等待条件：存在一个事务之间的等待环。
二、死锁检测方法1. 图论算法图论算法通常用于检测和解决死锁问题。
基于图论的死锁检测算法有两种常见的方法：资源分配图和等待图。
- 资源分配图：通过将每个事务表示为一个节点，并用边表示事务需要的资源，构建资源分配图。
通过检测该图中是否存在环来判断是否存在死锁。
- 等待图：以资源为节点，以事务请求资源的关系为有向边，构建等待图。
检测等待图中是否存在环可以判断死锁。
2. 系统分析方法系统分析方法通过静态分析等方式对系统设计进行死锁检测。
该方法主要通过对事务的调度和资源分配进行预测，从而提前检测潜在的死锁问题。
- 静态检测：在设计阶段对数据库进行建模，然后通过死锁的必要条件进行逻辑分析，检测潜在死锁。
这种方法的好处是在系统运行阶段减少死锁的发生，但不适用于动态变化的系统。
- 动态检测：在系统运行的同时实时监测并检测死锁。
这种方法可以对实时系统及时发现和处理死锁问题。
三、死锁解决方法1. 死锁避免死锁避免方法是通过推断事务的占用资源和请求资源情况，来决定是否分配或推迟分配资源。
这种方法要求系统具有足够的信息来进行死锁预测，并能够主动推迟或选择其他资源分配的方案。
【Java并发基础】死锁
【Java并发基础】死锁前⾔我们使⽤加锁机制来保证线程安全，但是如果过度地使⽤加锁，则可能会导致死锁。
下⾯将介绍关于死锁的相关知识以及我们在编写程序时如何预防死锁。
什么是死锁学习操作系统时，给出死锁的定义为两个或两个以上的线程在执⾏过程中，由于竞争资源⽽造成的⼀种阻塞的现象，若⽆外⼒作⽤，它们都将⽆法推进下去。
简化⼀点说就是：⼀组相互竞争资源的线程因为互相等待，导致“永久”阻塞的现象。
下⾯我们通过⼀个转账例⼦来深⼊理解死锁。
class Account {private int balance;// 转账void transfer(Account target, int amt){if (this.balance > amt) {this.balance -= amt;target.balance += amt;}}}为了使以上转账⽅法transfer()不存在并发问题，很快地我们可以想使⽤Java的synchronized修饰transfer⽅法，于是代码如下：class Account {private int balance;// 转账synchronized void transfer(Account target, int amt){if (this.balance > amt) {this.balance -= amt;target.balance += amt;}}}需要注意，这⾥我们使⽤的内置锁是this，这把锁虽然可以保护我们⾃⼰的balance，却不可以保护target的balance。
使⽤我们上⼀篇介绍的锁模型来描绘这个代码就是下⾯这样：(图来⾃参考[1])更具体来说，假设有 A、B、C 三个账户，余额都是 200 元，我们⽤两个线程分别执⾏两个转账操作：账户 A 转给账户 B 100 元，账户 B 转给账户 C 100 元，最后我们期望的结果应该是账户 A 的余额是 100 元，账户 B 的余额是 200 元，账户 C 的余额是 300 元。
Java 死锁
死锁必要条件•互斥：每个资源要么已经分配给了一个进程，要么就是可用的。
•占有和等待：已经得到了某个资源的进程可以再请求新的资源。
•不可抢占：已经分配给一个进程的资源不能强制性地被抢占，它只能被占有它的进程显式地释放。
•环路等待：有两个或者两个以上的进程组成一条环路，该环路中的每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。
处理方法主要有以下四种方法：•鸵鸟策略；•死锁检测与死锁恢复•死锁预防•死锁避免鸵鸟策略把头埋在沙子里，假装根本没发生问题。
因为解决死锁问题的代价很高，因此鸵鸟策略这种不采取任务措施的方案会获得更高的性能。
当发生死锁时不会对用户造成多大影响，或发生死锁的概率很低，可以采用鸵鸟策略。
大多数操作系统，包括 Unix，Linux 和 Windows，处理死锁问题的办法仅仅是忽略它。
死锁检测与死锁恢复不试图阻止死锁，而是当检测到死锁发生时，采取措施进行恢复。
1. 每种类型一个资源的死锁检测上图为资源分配图，其中方框表示资源，圆圈表示进程。
资源指向进程表示该资源已经分配给该进程，进程指向资源表示进程请求获取该资源。
图 a 可以抽取出环，如图 b，它满足了环路等待条件，因此会发生死锁。
每种类型一个资源的死锁检测算法是通过检测有向图是否存在环来实现，从一个节点出发进行深度优先搜索，对访问过的节点进行标记，如果访问了已经标记的节点，就表示有向图存在环，也就是检测到死锁的发生。
2. 每种类型多个资源的死锁检测上图中，有三个进程四个资源，每个数据代表的含义如下：• E 向量：资源总量• A 向量：资源剩余量• C 矩阵：每个进程所拥有的资源数量，每一行都代表一个进程拥有资源的数量•R 矩阵：每个进程请求的资源数量进程 P1 和 P2 所请求的资源都得不到满足，只有进程 P3 可以，让 P3 执行，之后释放 P3 拥有的资源，此时 A = (2 2 2 0)。
P2 可以执行，执行后释放 P2 拥有的资源，A = (4 2 2 1) 。
数据库并发控制的死锁检测与解决
数据库并发控制的死锁检测与解决在数据库系统中，随着数据量和用户数量的增加，数据库并发控制的重要性也日益突出。
然而，当多个事务同时竞争数据库资源时，可能会导致死锁的发生。
死锁是一种常见的并发控制问题，会导致系统性能下降甚至完全停止响应。
因此，死锁的检测与解决成为数据库管理系统中的关键任务。
死锁是指两个以上的事务相互等待对方所持有的资源，导致程序无法继续执行而陷入循环等待的状态。
为了有效地解决死锁问题，数据库系统需要开发一种死锁检测和解决机制。
下面将介绍一些常用的死锁检测与解决方法。
一、死锁的检测方法1. 等待图等待图是死锁检测中常用的方法之一。
它使用有向图来表示事务和资源之间的依赖关系。
如果一个事务正在等待另一个事务所持有的资源，并且这两个事务之间存在一条有向边，那么就可以认为发生了死锁。
等待图的构建和检测算法相对简单，但对于大规模的数据库系统，会消耗较多的计算资源。
2. 资源分配图资源分配图是另一种常用的死锁检测方法。
它使用有向图表示资源与事务之间的关系，通过检测图中是否存在环来判断是否发生死锁。
当且仅当资源分配图中存在环时，才能确定发生了死锁。
资源分配图方法虽然复杂度较低，但在大规模数据库系统中，构建和检测图的过程同样需要大量的计算资源。
二、死锁的解决方法1. 死锁超时回滚死锁超时回滚是一种常见的死锁解决方法，当检测到死锁时，系统会选择其中一个事务进行回滚，使得其他事务能够继续执行。
这种方法的优势是简单易行，但回滚可能会导致一些事务的操作无效，不适用于所有情况。
2. 死锁检测与解锁算法死锁检测与解锁算法通过监控系统状态并调整资源的分配来解决死锁。
这种方法需要周期性地进行死锁检测，并对发生死锁的事务进行解锁操作，释放所占用的资源。
这个过程中需要使用一定的算法来选择哪个事务进行解锁，以及如何调整资源的分配。
常用的算法包括银行家算法和图着色算法等。
3. 死锁预防死锁预防方法通过约束事务的操作顺序来防止死锁的发生。
Java程序死锁问题定位与解决
Java程序死锁问题定位与解决⼀、概述死锁产⽣的原因：【1】系统资源不⾜；【2】资源分配不当；【3】进程运⾏推进的顺序不合适；形成死锁的四个必要条件：【1】互斥条件：⼀个资源每次只能被⼀个进程使⽤。
【2】请求与保持条件：⼀个进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。
【3】不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使⽤完之前，不能强⾏剥夺。
【4】循环等待条件：若⼲进程之间形成⼀种头尾相接的循环等待资源关系。
⼆、代码演⽰1public class TestMian {2//A、B 表⽰两把锁3 String A = "A";4 String B = "B";5public static void main(String[] args) {6 TestMian testMian = new TestMian();7new Thread(()->{8try {9 testMian.a();10 } catch (InterruptedException e) {11 e.printStackTrace();12 }13 }).start();1415new Thread(()->{16try {17 testMian.b();18 } catch (InterruptedException e) {19 e.printStackTrace();20 }21 }).start();22 }232425public void a() throws InterruptedException {26//持有锁A后，尝试持有锁B ***********重点**************27synchronized (A){28 System.out.println("A");29 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);30synchronized (B){31 System.out.println("B");32 }33 }34 }3536public void b() throws InterruptedException {37//持有锁B后，尝试持有锁A ***********重点**************38synchronized (B){39 System.out.println("B");40 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);41synchronized (A){42 System.out.println("A");43 }44 }45 }46 }三、排查死锁四、如何避免线程死锁【1】破坏互斥条件：这个条件我们没有办法破坏，因为我们⽤锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。
JAVA篇：Java多线程（二）线程锁机制和死锁
JAVA篇：Java多线程（⼆）线程锁机制和死锁2、线程锁机制和死锁关键字：Java锁分类名词、线程死锁、Lock、ReentrantLock、ReadWriteLock、Condition说到锁的话，总是会提到很多，其分类与理论部分应该会参考别⼈的描述，反正⾃⼰讲也不会⽐别⼈好。
公平锁/⾮公平锁可重⼊锁独享锁/共享锁互斥锁/读写锁乐观锁/悲观锁分段锁偏向锁/轻量级锁/重量级锁⾃旋锁还有⼀部分则是Java中锁的实现与应⽤。
synchronizedLock相关类Condition相关类2.1 锁的分类名词前⾯所说的锁的分类名词，有的是指锁的状态、有的指锁的特性、有的指锁的设计。
这部分主要是参考2.1.1 公平锁/⾮公平锁公平锁是指多个线程按照申请所的顺序来获取锁。
⾮公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能是后申请的线程⽐先申请的线程有限获取锁。
有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。
⾮公平锁的优点在于吞吐量⽐公平锁⼤。
在Java中，synchronized是⼀种⾮公平锁。
ReentrantLock则可以通过构造函数指定该锁是否公平锁，默认是⾮公平锁。
ReentrantLock通过AQS来实现线程调度，实现公平锁。
2.1.2 可重⼊锁可重⼊锁⼜名递归锁，是指在同⼀个线程在持有锁的前提下，再遇到需要申请同⼀个锁的情况时可⾃动获取锁。
⽽⾮可重⼊锁遇到这种情况会形成死锁，也就是“我申请我已经持有的锁，我不会释放锁也申请不到锁，所以形成死锁。
”Java中，synchronized在JDK 1.6优化后，属于可重⼊锁。
ReentrantLock，即Re entrant Lock，可重⼊锁。
synchronized void A(){System.out.println("A获取锁！");B();}synchronized void B(){System.out.println("B锁重⼊成功!");}2.1.3 独享锁/共享锁独享锁是指该锁⼀次只能被⼀个线程所持有，共享锁是指该锁可被多个线程所持有。
java实现死锁的示例代码
java实现死锁的⽰例代码什么是死锁我们先看看这样⼀个⽣活中的例⼦：在⼀条河上有⼀座桥，桥⾯较窄，只能容纳⼀辆汽车通过，⽆法让两辆汽车并⾏。
如果有两辆汽车A和B分别由桥的两端驶上该桥，则对于A车来说，它⾛过桥⾯左⾯的⼀段路（即占有了桥的⼀部分资源），要想过桥还须等待B车让出右边的桥⾯，此时A车不能前进；对于B车来说，它⾛过桥⾯右边的⼀段路（即占有了桥的⼀部分资源），要想过桥还须等待A车让出左边的桥⾯，此时B车也不能前进。
两边的车都不倒车，结果造成互相等待对⽅让出桥⾯，但是谁也不让路，就会⽆休⽌地等下去。
这种现象就是死锁。
如果把汽车⽐做进程，桥⾯作为资源，那麽上述问题就描述为：进程A占有资源R1，等待进程B占有的资源Rr；进程B占有资源Rr，等待进程A占有的资源R1。
⽽且资源R1和Rr只允许⼀个进程占⽤，即：不允许两个进程同时占⽤。
结果，两个进程都不能继续执⾏，若不采取其它措施，这种循环等待状况会⽆限期持续下去，就发⽣了进程死锁。
在计算机系统中，涉及软件，硬件资源都可能发⽣死锁。
例如：系统中只有⼀台CD-ROM驱动器和⼀台打印机，某⼀个进程占有了CD-ROM驱动器，⼜申请打印机；另⼀进程占有了打印机，还申请CD-ROM。
结果，两个进程都被阻塞，永远也不能⾃⾏解除。
所谓死锁，是指多个进程循环等待它⽅占有的资源⽽⽆限期地僵持下去的局⾯。
很显然，如果没有外⼒的作⽤，那麽死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。
从上⾯的例⼦可以看出，计算机系统产⽣死锁的根本原因就是资源有限且操作不当。
即：⼀种原因是系统提供的资源太少了，远不能满⾜并发进程对资源的需求。
这种竞争资源引起的死锁是我们要讨论的核⼼。
例如：消息是⼀种临时性资源。
某⼀时刻，进程A等待进程B发来的消息，进程B等待进程C发来的消息，⽽进程C⼜等待进程A发来的消息。
消息未到，A，B，C三个进程均⽆法向前推进，也会发⽣进程通信上的死锁。
另⼀种原因是由于进程推进顺序不合适引发的死锁。
Java并发编程实战（4）-死锁
Java并发编程实战（4）-死锁概述在上一篇文章中，我们讨论了如何使用一个互斥锁去保护多个资源，以银行账户转账为例，当时给出的解决方法是基于Class对象创建互斥锁。
这样虽然解决了同步的问题，但是能在现实中使用吗？答案是不可以，尤其是在高并发的情况下，原因是我们使用的互斥锁的范围太大，以转账为例，我们的做法会锁定整个账户Class对象，这样会导致转账操作只能串行进行，但是在实际场景中，大量的转账操作业务中的双方是不相同的，直接在Class对象级别上加锁是不能接受的。
那如果在对象实例级别上加锁，使用细粒度锁，会有什么问题？可能会发生死锁。
我们接下来看一下造成死锁的原因和可能的解决方案。
死锁案例什么是死锁？死锁是指一组互相竞争资源的线程因互相等待，导致“永久”阻塞的现象。
一般来说，当我们使用细粒度锁时，它在提升性能的同时，也可能会导致死锁。
我们还是以银行转账为例，来看一下死锁是如何发生的。
首先，我们先定义个BankAccount对象，来存储基本信息，代码如下。
public class BankAccount {private int id;private double balance;private String password;public int getId() {return id;public void setId(int id) {this.id = id;}public double getBalance() {return balance;}public void setBalance(double balance) {this.balance = balance;}}接下来，我们使用细粒度锁来尝试完成转账操作，代码如下。
public class BankTransferDemo {public void transfer(BankAccount sourceAccount, BankAcco unt targetAccount, double amount) {synchronized(sourceAccount) {synchronized(targetAccount) {if (sourceAccount.getBalance() > amount) {System.out.println("Start transfer.");System.out.println(String.format("Before transfer, source bal ance:%s, target balance:%s", sourceAccount.getBalance(), target Account.getBalance()));sourceAccount.setBalance(sourceAccount.getBalance() - am ount);targetAccount.setBalance(targetAccount.getBalance() + am ount);System.out.println(String.format("After transfer, source bala nce:%s, target balance:%s", sourceAccount.getBalance(), targetA ccount.getBalance()));}}}}我们用下面的代码来做简单测试。
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一种并行JA V A程序运行时的死锁检测方法
关于并行JA V A程序的可靠性,死锁是最为严重和复杂的问题。
在这篇论文中。
我们讨论了在并行JA V A程序运行时如何动态地检测死锁,并提出了在一个JA V A程序的执行过程中,处于等待状态的一个同步象征,被称为JA V A线形等待图表。
我们描述了各种类型的死锁,并提出了一种计算程序来检测死锁和执行方法。
标签：死锁检测器程序
1简介
死锁的问题是一个严重和复杂的并发系统。
建立一些方法来自动检测并发系统中的死锁已成为一个重要的课题。
至于自动死锁的并发程序的检测方法和工具,可分为两个类别:静态检测方法和动态检测方法。
至于静态检测方法,我们试图寻找一个潜在的死锁形式与目标程序来使实际运行。
由于他们的目的是找出所有可能的死锁,那些不能出现在实际环境,多线程的执行时间和输入数据可以包含在结果。
大部分这类工具基于形式化分析和模型检查。
至于动态检测的方法,我们试图通过运行实际,与一些探测器通过某种方法使其目标在实际执行中查找死锁的发生。
我们打算在实际的环境中发生死锁检测时间的多线程的执行,并输入数据。
一种理想的动态检测方法应满足以下三个基本要求:①完整性:方法必须是能够检测出任何死锁。
②健全性:该方法必须报告任何存在的死锁。
③效率性:该方法必须能够得到执行,以便它可以检测到死锁的位置。
至于效率,我们是既要执行它,要尽可能减少成本。
死锁检测组件应列入目标系统本身,为了准确地检测到死锁,我们的想法是基于自我实现的高度可靠的测量原理并发系统。
有对java的动态死锁检测多种产品。
我们坚持他们没有足够的完整性。
尤其是,大部分不是正确识别的通知等关系。
通过这一原因,其中大部分无法检测的文件不能将Java死锁的文件检测清单表达出来。
Java平台特有的问题是依赖性:现有的手段是平台依赖新生凹痕,因为它们取决于特定的虚拟机。
既然是独立于平台的Java最显著特点,有工作的工具之Java 程序也希望将平台独立,它是重要的自我检测的测量原理。
动态检测方法是目前最好的,从死锁检测领域的角度看,这是非常类似Java的并发设施,我们应对与Java特有问题时的Java程序中的死锁检测问题应用此方法。
我们将在本文中介绍方法、推行工具死锁报告的一个示例。
2在Java多线程程序中的死锁
死锁的并发Java程序这样表示:两个或多个线程互相阻塞,而试图访问所需的同步锁继续他们的活动。
在Java死锁通常被视为形成一个公正锁观点,换句话说,我们必须意识到我们处理这个问题时的同步等待关系不是只有中止显示器。
现在我们需要更严格地定义此问题。
定义1一个线程被认为是阻止处于执行状态的并发Java程序,如果它在一个或多个线程的同步某些同步点等待着一或多个线程等待状态,并且将保留此等待状态,直到出现了同步,否则该线程已停止。
定义2死锁是一个并发Java程序同步等候在那里的一些阻塞的线程之间的执行状况形成一个周期,因而在周期所涉及的线程被认为发生死锁。
定义3在一个并发Java程序执行状态被阻塞的线程被认为是如果正在等待同步与死锁的线程被阻止,但不是涉及周期中的死锁涉及被死锁的线程。
请注意死锁的线程应该被认为被阻止的线程等待不能改变任何被死锁的线程的死锁状态。
定义4一个活锁是一个Java程序的每个线程组的成员一组线程都保持线程组中的沟通,并因此可以永远不会响应任何外界线程的同步请求,否则在小组中的任何线程被认为是死锁。
定义5如果一个并发Java程序的执行状态是它正在等待与活锁的线程同步被阻塞就被认为是死锁。
请注意,它也是重要的区别陷入僵局的形式活锁的线程的封锁,因为打破了一活锁,阻塞的线程等候不能改变任何陷入僵局线程死锁状态的线程。
3运行时死锁检测器中使用Java虚拟机分析器界面
我们开发了基于Java程序的运行时死锁检测仪。
它必须能够监视某种目标Java程序运行时所发生的事件。
还有其他办法,一个是运行时环境支持的方法,而另一种是源代码转换的做法。
Java程序运行在Java虚拟机,它很容易得到一些运行时间环境的信息。
具体地说,Java虚拟机分析器界面(JVMPI)是我们的工具,是监察的Java程序的行为。
该JVMPI是在Java虚拟机和一个进程分析器界面,用于我们的死锁检测的方法过程中探查器代理之间的接口。
该死锁探测器部分包括本机代码(不是字节代码),它在Java虚拟机进程运行。
当与死锁检测有关每个事件发生时,有关信息通过JVMPI传递给死锁检测仪。
运行时死锁检测仪使用源代码转换
我们开发了一个运行在死锁探测器上的源代码转换的方法。
目标在Java程序P是由一个预处理器到另一个Java程序P1。
中,使得P1当前行为和执行过程中的P沟通。
运行时,实时监测每个并发事件的P和P1,并通过有关的运行信息实时监测事件发生的有关事件的信息传递到运行时显示器。
此事件通知时,探测器需要一个线程被创建,开始,结束,只是要求事件通知和直接进入同步的方法,只是对接后转出和前后直接等待、加入或通知的所有方法被都调用。
4此方法的优点和缺点
此方法的优点是它的平台独立性:任何目标程序的工具只不过是一个Java程序,可以工作更在任何Java虚拟机。
从独立测试原则的角度看,它对测量有耐久性的优势,因为它可以在任何虚拟机上。
但是,这一问题得到解决,才能成为我们能够使用我们的僵局探测器上使用任何虚拟机JVMPI。
缺点是运算性能降低。
其监测方案使用Java编写的,其性能降低会比在运行时环境多。
5结束语
我们研究Java程序中的死锁问题时讨论了如何在运行时及时地发现。
同时,我们制定了两个办法同时基于Java的程序运行时死锁探测器。
我们成功的探测计划,包括从一并发同步所有类型的等待关系陷入死锁。
采用哪种方法应由设备的性能和平台独立性来权衡决定。
参考文献:
[1]卢超,卢炎生,谢晓东,等,一种基于依赖分析的并发程序潜在算法[J],小型微型计算机系统,2007,28(5):841-844
[2]吴萍,陈意云,张健多线程程序数据竞争的静态检测[J],计算机研究与发展,2006,43(2),329—335。