36.3. Java – Взаимная блокировка потоков

Взаимная блокировка описывает ситуацию, когда два или более потока блокируются, ожидая друг друга. Взаимная блокировка возникает, когда нескольким потокам нужны одинаковые блокировки, но они получают их в разном порядке. Многопоточная программа Java может пострадать от состояния взаимоблокировки, поскольку ключевое слово synchronized заставляет выполняющийся поток блокироваться в ожидании блокировки или монитора, связанного с указанным объектом. Вот пример.

Пример

public class TestThread {
   public static Object Lock1 = new Object();
   public static Object Lock2 = new Object();
   
   public static void main(String args[]) {
      ThreadDemo1 T1 = new ThreadDemo1();
      ThreadDemo2 T2 = new ThreadDemo2();
      T1.start();
      T2.start();
   }
   
   private static class ThreadDemo1 extends Thread {
      public void run() {
         synchronized (Lock1) {
            System.out.println("Поток 1: Удерживает блокировку 1...");
            
            try { Thread.sleep(10); }
            catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println("Поток 1: Ожидает блокировку 2...");
            
            synchronized (Lock2) {
               System.out.println("Поток 1: Удерживает блокировку 1 и 2...");
            }
         }
      }
   }
   private static class ThreadDemo2 extends Thread {
      public void run() {
         synchronized (Lock2) {
            System.out.println("Поток 2: Удерживает блокировку 2...");
            
            try { Thread.sleep(10); }
            catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println("Поток 2: Ожидает блокировку 1...");
            
            synchronized (Lock1) {
               System.out.println("Поток 2: Удерживает блокировку 1 и 2...");
            }
         }
      }
   } 
}

Когда вы компилируете и выполняете вышеуказанную программу, вы обнаруживаете взаимную блокировку, и получаете следующий вывод программы:

Поток 1: Удерживает блокировку 1 ...
Поток 2: Удерживает блокировку 2 ...
Поток 1: Ожидает блокировку 2 ...
Поток 2: Ожидает блокировку 1 ...

Вышеупомянутая программа зависнет навсегда, потому что ни один из потоков не может продолжить и ожидает пока другой поток освободит блокировку, поэтому вы можете выйти из программы, нажав CTRL + C.

Пример решения взаимной блокировки

Давайте изменим порядок блокировки и запустим одну и ту же программу, чтобы увидеть, ожидают ли потоки друг друга.

Пример

public class TestThread {
   public static Object Lock1 = new Object();
   public static Object Lock2 = new Object();
   
   public static void main(String args[]) {
      ThreadDemo1 T1 = new ThreadDemo1();
      ThreadDemo2 T2 = new ThreadDemo2();
      T1.start();
      T2.start();
   }
   
   private static class ThreadDemo1 extends Thread {
      public void run() {
         synchronized (Lock1) {
            System.out.println("Поток 1: Удерживает блокировку 1...");
            
            try {
               Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println("Поток 2: Ожидает блокировку 2...");
            
            synchronized (Lock2) {
               System.out.println("Поток 1: Удерживает блокировку 1 и 2...");
            }
         }
      }
   }
   private static class ThreadDemo2 extends Thread {
      public void run() {
         synchronized (Lock1) {
            System.out.println("Поток 2: Удерживает блокировку 1...");
           
            try {
               Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println("Поток 2: Ожидает блокировку 2...");
            
            synchronized (Lock2) {
               System.out.println("Поток 2: Удерживает блокировку 1 и 2...");
            }
         }
      }
   } 
}

Таким образом, простое изменение порядка блокировок предотвращает взаимную блокировку и завершается со следующим результатом:

Поток 1: Удерживает блокировку 1 ...
Поток 1: Ожидает блокировку 2 ...
Поток 1: Удерживает блокировку 1 и 2 ...
Поток 2: Удерживает блокировку 1 ...
Поток 2: Ожидает блокировку 2 ...
Поток 2: Удерживает блокировку 1 и 2 ...

Приведенный выше пример просто проясняет концепцию, однако она является очень сложной, и вам следует глубоко ее изучить, прежде чем разрабатывать свои приложения для работы с взаимными блокировками.