在數(shù)據(jù)庫(kù)中防止死鎖的方法(什么是死鎖)

1.什么是死鎖

在并發(fā)程序設(shè)計(jì)中，死鎖 （deadlock） 是一種十分常見(jiàn)的邏輯錯(cuò)誤。通過(guò)采用正確的編程方式，死鎖的發(fā)生不難避免。

死鎖的四個(gè)必要條件

在計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科教材中，通常都會(huì)介紹死鎖的四個(gè)必要條件。這四個(gè)條件缺一不可，或者說(shuō)只要破壞了其中任何一個(gè)條件，死鎖就不可能發(fā)生。我們來(lái)復(fù)習(xí)一下，這四個(gè)條件是：

?互斥（Mutual exclusion）：存在這樣一種資源，它在某個(gè)時(shí)刻只能被分配給一個(gè)執(zhí)行緒（也稱為線程）使用；

?持有（Hold and wait）：當(dāng)請(qǐng)求的資源已被占用從而導(dǎo)致執(zhí)行緒阻塞時(shí)，資源占用者不但無(wú)需釋放該資源，而且還可以繼續(xù)請(qǐng)求更多資源；

?不可剝奪（No preemption）：執(zhí)行緒獲得到的互斥資源不可被強(qiáng)行剝奪，換句話說(shuō)，只有資源占用者自己才能釋放資源；

?環(huán)形等待（Circular wait）：若干執(zhí)行緒以不同的次序獲取互斥資源，從而形成環(huán)形等待的局面，想象在由多個(gè)執(zhí)行緒組成的環(huán)形鏈中，每個(gè)執(zhí)行緒都在等待下一個(gè)執(zhí)行緒釋放它持有的資源。

解除死鎖的必要條件

不難看出，在死鎖的四個(gè)必要條件中，第二、三和四項(xiàng)條件比較容易消除。通過(guò)引入事務(wù)機(jī)制，往往可以消除第二、三兩項(xiàng)條件，方法是將所有上鎖操作均作為事務(wù)對(duì)待，一旦開(kāi)始上鎖，即確保全部操作均可回退，同時(shí)通過(guò)鎖管理器檢測(cè)死鎖，并剝奪資源（回退事務(wù)）。這種做法有時(shí)會(huì)造成較大開(kāi)銷，而且也需要對(duì)上鎖模式進(jìn)行較多改動(dòng)。

消除第四項(xiàng)條件是比較容易且代價(jià)較低的辦法。具體來(lái)說(shuō)這種方法約定：上鎖的順序必須一致。具體來(lái)說(shuō)，我們?nèi)藶榈亟o鎖指定一種類似“水位”的方向性屬性。無(wú)論已持有任何鎖，該執(zhí)行緒所有的上鎖操作，必須按照一致的先后順序從低到高（或從高到低）進(jìn)行，且在一個(gè)系統(tǒng)中，只允許使用一種先后次序。

請(qǐng)注意，放鎖的順序并不會(huì)導(dǎo)致死鎖。也就是說(shuō)，盡管按照 鎖A， 鎖B， 放A， 放B 這樣的順序來(lái)進(jìn)行鎖操作看上去有些怪異，但是只要大家都按先A后B的順序上鎖，便不會(huì)導(dǎo)致死鎖。

舉例

假如有三個(gè)對(duì)象A、B、C，我們?nèi)藶榧s定它們的鎖序是： A 先于 B 先于 C。舉例說(shuō)來(lái)，下列鎖序均為合法：

? 鎖C，放C

? 鎖B，放B

? 鎖B，鎖C，放B，放C

? 鎖B，鎖C，放C，放B

? 鎖A，放A

? 鎖A，鎖C，放A，放C

? 鎖A，鎖C，放C，放A

? 鎖A，鎖B，放A，放B

? 鎖A，鎖B，放B，放A

? 鎖A，鎖B，鎖C，放A，放B，放C

? 鎖A，鎖B，鎖C，放C，放B，放A

而在上面定義的系統(tǒng)中，可能導(dǎo)致發(fā)生死鎖典型上鎖序列包括：

? 鎖B，鎖A，鎖C，放C，放A，放B

（因?yàn)橄菳后A的上鎖順序違反了鎖序約定，如果另一執(zhí)行緒同時(shí)按照先A后B的順序上鎖，則可能由于執(zhí)行緒甲獲得了B，執(zhí)行緒乙獲得了A，而導(dǎo)致雙方同時(shí)等待對(duì)方釋放所持有的鎖，從而形成死鎖局面；解法是將操作序列中增加適當(dāng)?shù)逆i操作，即改為鎖B，放B，鎖A，鎖B，鎖C，放C，放A，放B）

或者說(shuō)，只要拿鎖的時(shí)候不出現(xiàn)逆序（例如拿著C的時(shí)候試圖抓B或A，或者拿著B的時(shí)候試圖抓A），并出現(xiàn)潛在逆序的時(shí)候先放掉“小”鎖再抓大的，就一定不造成死鎖了。

2.避免死鎖的方法有哪些

1、避免給一個(gè)鎖嵌套上鎖，在持有一個(gè)鎖的時(shí)候，不要再給這個(gè)鎖上鎖。

如果使用多個(gè)鎖，使用std::lock。2、在持有鎖時(shí)，不要調(diào)用別人提供的函數(shù)，因?yàn)槟悴磺宄e人的代碼怎么實(shí)現(xiàn)的，不知道它是不是在使用鎖。

3、給多個(gè)鎖上鎖時(shí)，固定順序。如果在給多個(gè)所上鎖，并且無(wú)法使用std::lock，最好的做法就是在每一個(gè)線程中，都按照同樣的順序。

4、分層次來(lái)使用鎖，把程序分成幾個(gè)層次。區(qū)分每個(gè)層次中使用的鎖，當(dāng)一個(gè)線程已經(jīng)持有更低層次的鎖時(shí)，不允許使用高層次的鎖。

可以在程序運(yùn)行時(shí)給不同的鎖加上層次號(hào)，記錄每個(gè)線程持有的鎖。擴(kuò)展資料：解決方法在系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)死鎖后，應(yīng)該及時(shí)檢測(cè)到死鎖的發(fā)生，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解除死鎖。

死鎖預(yù)防。這是一種較簡(jiǎn)單和直觀的事先預(yù)防的方法。

方法是通過(guò)設(shè)置某些限制條件，去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的一個(gè)或者幾個(gè)，來(lái)預(yù)防發(fā)生死鎖。預(yù)防死鎖是一種較易實(shí)現(xiàn)的方法，已被廣泛使用。

但是由于所施加的限制條件往往太嚴(yán)格，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量降低。死鎖避免。

系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程發(fā)出的每一個(gè)系統(tǒng)能夠滿足的資源申請(qǐng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查，并根據(jù)檢查結(jié)果決定是否分配資源；如果分配后系統(tǒng)可能發(fā)生死鎖，則不予分配，否則予以分配。這是一種保證系統(tǒng)不進(jìn)入死鎖狀態(tài)的動(dòng)態(tài)策略。

死鎖檢測(cè)和解除。先檢測(cè)：這種方法并不須事先采取任何限制性措施，也不必檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)進(jìn)入不安全區(qū)，此方法允許系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生死鎖。

但可通過(guò)系統(tǒng)所設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，及時(shí)地檢測(cè)出死鎖的發(fā)生，并精確地確定與死鎖有關(guān)的進(jìn)程和資源。檢測(cè)方法包括定時(shí)檢測(cè)、效率低時(shí)檢測(cè)、進(jìn)程等待時(shí)檢測(cè)等。

然后解除死鎖：采取適當(dāng)措施，從系統(tǒng)中將已發(fā)生的死鎖清除掉。這是與檢測(cè)死鎖相配套的一種措施。

當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)中已發(fā)生死鎖時(shí)，須將進(jìn)程從死鎖狀態(tài)中解脫出來(lái)。常用的實(shí)施方法是撤銷或掛起一些進(jìn)程，以便回收一些資源，再將這些資源分配給已處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，使之轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，以繼續(xù)運(yùn)行。

死鎖的檢測(cè)和解除措施，有可能使系統(tǒng)獲得較好的資源利用率和吞吐量，但在實(shí)現(xiàn)上難度也最大。參考資料：死鎖百度百科。

3.系統(tǒng)進(jìn)程死鎖的預(yù)防措施有哪些

破壞互斥條件

破壞互斥條件即允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)資源。由于多數(shù)資源的必須互斥訪問(wèn)這一固有特性不能改變，因此，死鎖的預(yù)防通過(guò)破壞這個(gè)必要條件實(shí)現(xiàn)在很多場(chǎng)合是行不通的。例如，打印機(jī)資源必須互斥使用，否則幾個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用，每個(gè)進(jìn)程各打印一行，這種輸出信息的方式顯然是不能被用戶接受的。

破壞占有和等待條件

采用資源靜態(tài)分配法可破壞這一條件，該方法是指在進(jìn)程運(yùn)行前，一次性地_請(qǐng)分配它運(yùn)行所需的全部資源。若系統(tǒng)有足夠的資源分配給某一進(jìn)程，則一次性地將其所需資源分配給該進(jìn)程，這樣，在進(jìn)程運(yùn)行期間便不會(huì)再提出任何資源請(qǐng)求，從而使等待條件不成立。如果分配時(shí)有一種資源要求不能滿足，則進(jìn)程需要的其他資源也先不分配給進(jìn)程，從而避免進(jìn)程在等待期間占用任何資源，破壞了占用條件，從而避免死鎖的發(fā)生。

該方法控制簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)，但由于進(jìn)程運(yùn)行期間對(duì)所需資源的全部占用，使得某些使用時(shí)間很短的資源被長(zhǎng)時(shí)間占用，這樣會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)資源的充分利用，導(dǎo)致資源利用率降低，同吋也影響到未獲得全部資源的進(jìn)程推遲運(yùn)行。

破壞不剝奪條件

采用剝奪式控制方法可以破壞該條件，該方法是使一個(gè)已保持了某些資源的進(jìn)程，由于新的資源要求目前得不到滿足，它必須先暫時(shí)釋放巳保持的所有資源（一種剝奪式），然后去等待，以后再一起向系統(tǒng)提出巾請(qǐng)，這樣也能防止死鎖。這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)W難，為了保護(hù)進(jìn)程自動(dòng)放棄資源的現(xiàn)場(chǎng)以及后來(lái)的再次恢復(fù)，需要付出高昂的代價(jià)，并且這種方法只適用于處理機(jī)和存儲(chǔ)器資源，對(duì)其他資源，此法不宜使用。

破壞循環(huán)等待條件

采用資源順序分配法可破壞該條件。這種分配方法的基本思想是：把系統(tǒng)的全部資源分成多個(gè)層次，一個(gè)進(jìn)程得到某一層的一個(gè)資源后，它只能再_請(qǐng)較高一層的資源；當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要釋放某層的一個(gè)資源時(shí)，必須先釋放所占有的較高層的資源；當(dāng)一個(gè)進(jìn)程獲得了某一層的一個(gè)資源后，它想再申請(qǐng)?jiān)搶又械牧硪粋€(gè)資源，就必須先釋放在該層中巳占有的資源?；蛘哒f(shuō)，進(jìn)程釋放資源的順序是按照中請(qǐng)資源的相反順序進(jìn)行的。這樣可以預(yù)防循環(huán)等待現(xiàn)象的發(fā)生，因此不會(huì)發(fā)生死鎖。使用該方法要特別注意的問(wèn)題是對(duì)資源所處層次的安排。在通常情況下，把各進(jìn)程經(jīng)常用到的、比較普遍的資源安排在較低的層次上，把重要且相對(duì)匱乏的資源安排在較高的層次上，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)各資源的最大限度的利用。該方法相對(duì)于前面介紹的方法，在資源利用率和系統(tǒng)吞吐量上都有明顯的改善。但也存在一些缺陷。

(1)低層次的資源必須在進(jìn)程請(qǐng)求分配髙層次的資源之前提前申請(qǐng)，這對(duì)于暫時(shí)不需使用的低層次資源來(lái)說(shuō)，會(huì)因空閑等待而產(chǎn)生浪費(fèi)。

(2)各類設(shè)備的資源層次一經(jīng)設(shè)定，便不能經(jīng)常隨意改動(dòng)，這就限制了新類型設(shè)備的增加。

(3)各資源的層次是按照大多數(shù)進(jìn)程使用資源的順序設(shè)置的。對(duì)于資源使用與此層次相閃配的進(jìn)程，資源能得到有效的利用，否則，資源的浪費(fèi)現(xiàn)象將仍然存在。