JAVA程序设计，多线程且避免死锁

JAVA中几种常见死锁及对策：解决死锁没有简单的方法，这是因为线程产生死锁都各有各的原因，而且往往具有很高的负载。大多数软件测试产生不了足够多的负载，所以不可能暴露所有的线程错误。在这里中，下面将讨论开发过程常见的4类典型的死锁和解决对策。(1)数据库死锁在数据库中，如果一个连接占用了另一个连接所需的数据库锁，则它可以阻塞另一个连接。如果两个或两个以上的连接相互阻塞，则它们都不能继续执行，这种情况称为数据库死锁。数据库死锁问题不易处理，通常数据行进行更新时，需要锁定该数据行，执行更新，然后在提交或回滚封闭事务时释放锁。由于数据库平台、配置的隔离级以及查询提示的不同，获取的锁可能是细粒度或粗粒度的，它会阻塞（或不阻塞）其他对同一数据行、表或数据库的查询。基于数据库模式，读写 *** 作会要求遍历或更新多个索引、验证约束、执行触发器等。每个要求都会引入锁。此外，其他应用程序还可能正在访问同一数据库模式中的某些对象，并获取不同应用程序所具有的锁。所有这些因素综合在一起，数据库死锁几乎不可能被消除了。值得庆幸的是，数据库死锁通常是可恢复的：当数据库发现死锁时，它会强制销毁一个连接（通常是使用最少的连接），并回滚其事务。这将释放所有与已经结束的事务相关联的锁，至少允许其他连接中有一个可以获取它们正在被阻塞的锁。由于数据库具有这种典型的死锁处理行为，所以当出现数据库死锁问题时，数据库常常只能重试整个事务。当数据库连接被销毁时，会抛出可被应用程序捕获的异常，并标识为数据库死锁。如果允许死锁异常传播到初始化该事务的代码层之外，则该代码层可以启动一个新事务并重做先前所有工作。当出现问题就重试，由于数据库可以自由地获取锁，所以几乎不可能保证两个或两个以上的线程不发生数据库死锁。此方法至少能保证在出现某些数据库死锁情况时，应用程序能正常运行。(2)资源池耗尽死锁客户端的增加导致资源池耗尽死锁是由于负载而造成的，即资源池太小，而每个线程需要的资源超过了池中的可用资源。假设连接池最多有10个连接，同时有10个对外部并发调用。这些线程中每一个都需要一个数据库连接用来清空池。现在，每个线程都执行嵌套的调用。则所有线程都不能继续，但又都不放弃自己的第一个数据库连接。这样，10个线程都将被死锁。研究此类死锁，会发现线程存储中有大量等待获取资源的线程，以及同等数量的空闲且未阻塞的活动数据库连接。当应用程序死锁时，如果可以在运行时检测连接池，就能确认连接池实际上已空。修复此类死锁的方法包括：增加连接池的大小或者重构代码，以便单个线程不需要同时使用很多数据库连接。或者可以设置内部调用使用不同的连接池，即使外部调用的连接池为空，内部调用也能使用自己的连接池继续。(3)单线程、多冲突数据库连接死锁对同一线程执行嵌套的调用有时出现死锁，此情形即使在非高负载系统中通常也会发生。当第一个（外部）连接已获取第二个（内部）连接所需要的数据库锁，则第二个连接将永久阻塞第一个连接，并等待第一个连接被提交或回滚，这就出现了死锁情形。因为数据库没有注意到两个连接之间的关系，所以数据库不会将此情形检测为死锁。这样即使不存在并发，此代码也将导致死锁。此情形有多种具体的变种，可以涉及多个线程和两个以上的数据库连接。(4)Java虚拟机锁与数据库锁冲突这种情形发生在数据库锁与Java虚拟机锁并存的时候。在这种情况下，一个线程占有一个数据库锁并尝试获取Java虚拟机锁。同时，另一个线程占有Java虚拟机锁并尝试获取数据库锁。此时，数据库发现一个连接阻塞了另一个连接，但由于无法阻止连接继续，所以不会检测到死锁。Java虚拟机发现同步的锁中有一个线程，并有另一个尝试进入的线程，所以即使Java虚拟机能检测到死锁并对它们进行处理，它还是不会检测到这种情况。　总而言之，JAVA应用程序中的死锁是一个大问题——它能导致整个应用程序慢慢终止，还很难被分离和修复，尤其是当开发人员不熟悉如何分析死锁环境的时候。五.死锁的经验法则笔者在开发中总结以下死锁问题的经验。(1)对大多数的Java程序员来说最简单的防止死锁的方法是对竞争的资源引入序号,如果一个线程需要几个资源,那么它必须先得到小序号的资源,再申请大序号的资源。可以在Java代码中增加同步关键字的使用，这样可以减少死锁，但这样做也会影响性能。如果负载过重，数据库内部也有可能发生死锁。(2)了解数据库锁的发生行为。假定任何数据库访问都有可能陷入数据库死锁状况，但是都能正确进行重试。例如了解如何从应用服务器获取完整的线程转储以及从数据库获取数据库连接列表（包括互相阻塞的连接），知道每个数据库连接与哪个Java线程相关联。了解Java线程和数据库连接之间映射的最简单方法是向连接池访问模式添加日志记录功能。(3)当进行嵌套的调用时，了解哪些调用使用了与其它调用同样的数据库连接。即使嵌套调用运行在同一个全局事务中，它仍将使用不同的数据库连接，而不会导致嵌套死锁。(4)确保在峰值并发时有足够大的资源池。(5)避免执行数据库调用或在占有Java虚拟机锁时，执行其他与Java虚拟机无关的 *** 作。　最重要的是，多线程设计虽然是困难的，但在开始编程之前详细设计系统能够帮助你避免难以发现死锁的问题。死锁在语言层面上不能解决，就需要一个良好设计来避免死锁。

多线程开启事务处理。每个事务有多个update *** 作和一个insert *** 作（都在同一张表）。

默认隔离级别：Repeatable Read

只有hotel_id=2和hotel_id=11111的数据

逻辑删除原有数据

插入新的数据

根据现有数据情况，update的时候没有数据被更新

报了非常多一样的错

发现居然有死锁。

根据常识考虑，我每个线程（事务）更新的数据都不冲突，为什么会产生死锁？

带着这个问题，打印mysql最近一次的死锁信息

show engine innodb status

显示如下

发现事务1在等待一个锁

事务2也在等待一个锁

而且事物2持有了事物1需要的锁

关于锁的描述，出现了 lock_mode ， gap before rec ， insert intention 等字眼，看不懂说明了什么？说明我关于mysql的锁相关的知识储备还不够。那就开始调查mysql的锁相关知识。

通过搜索引擎，

锁的持有兼容程度如下表

那么再回到死锁日志，可以知道 :

事务1正在获取插入意向锁

事务2正在获取插入意向锁，持有排他gap锁

再看我们上面的锁兼容表格，可以知道， gap lock和insert intention lock是不兼容的

那么就可以推断出： 事务1持有gap lock，等待事务2的insert intention lock释放；事务2持有gap lock，等待事务1的insert intention lock释放，从而导致死锁。

那么新的问题就来了，事务1的intention lock 为什么会和事务2的gap lock 有交集，或者说，事务1要插入的数据的位置为什么会被事务2给锁住？

让我回顾一下gap lock的定义：

间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本身。GAP锁的目的，是为了防止同一事务的两次当前读，出现幻读的情况

那为什么是gap lock，gap lock到底是基于什么逻辑锁的记录？发现自己相关的知识储备还不够。那就开始调查。

调查后发现，当当前索引是一个 普通索引 的时候，会加一个gap lock来防止幻读， 此gap lock 会锁住一个左开右闭的区间。 假设索引为xx_idx（xx_id），数据分布为1,4,6,8,12，当更新xx_id=9的时候，这个时候gap lock的锁定记录区间就是(8，12]，也就是锁住了xxid in (9,10,11,12)的数据，当有其他事务要插入xxid in (9,10,11,12)的数据时，就会处于等待获取锁的状态。

ps：当前索引不是普通索引，而且是唯一索引等其他情况，请参考下面资料

MySQL 加锁处理分析

回到我自己的案例中，重新屡一下事务1的执行过程：

因为普通索引

KEY hotel_date_idx ( hotel_id , rate_date )

的关系 这段sql会获取一个gap lock，范围(2,11111]

这段sql会获取一个insert intention lock （waiting）

再看事务2的执行过程

因为普通索引

KEY hotel_date_idx ( hotel_id , rate_date )

的关系 这段sql也会获取一个gap lock，范围也是(2,11111]（根据前面的知识，gap lock之间会互相兼容，可以一起持有锁的）

这段sql也会获取一个insert intention lock （waiting）

看到这里，基本也就破案了。因为普通索引的关系，事务1和事务2的gap lock的覆盖范围太广，导致其他事务无法插入数据。

重新梳理一下：

所以从结果来看，一堆事务被回滚，只有10007数据被更新成功

gap lock 导致了并发处理的死锁

在mysql默认的事务隔离级别（repeatable read）下，无法避免这种情况。只能把并发处理改成同步处理。或者从业务层面做处理。

共享锁、排他锁、意向共享、意向排他

record lock、gap lock、next key lock、insert intention lock

show engine innodb status

第一，内存泄漏

C/C++程序还可能产生另一个指针问题:丢失对已分配内存的引用。当内存是在子程序中被分 配时，通常会出现这种问题，其结果是程序从子程序中返回时不会释放内存。如此一来，对已分配的内存的引用就会丢失，只要 *** 作系统还在运行中，则进程就会一 直使用该内存。这样的结果是，曾占用更多的内存的程序会降低系统性能，直到机器完全停止工作，才会完全清空内存。

第二，C指针错误

用C或C++编写的程序，如Web服务器API模块，有可能导致系统的崩溃，因为只要间接引 用指针(即，访问指向的内存)中出现一个错误，就会导致 *** 作系统终止所有程序。另外，使用了糟糕的C指针的Java模拟量(analog)将访问一个空的 对象引用。Java中的空引用通常不会导致立刻退出JVM，但是前提是程序员能够使用异常处理方法恰当地处理错误。在这方面，Java无需过多的关注，但 使用Java对可靠性进行额外的度量则会对性能产生一些负面影响。

第三，数据库中的临时表不够用

许多数据库的临时表(cursor)数目都是固定的，临时表即保留查询结果的内存区域。在临时表中的数据都被读取后，临时表便会被释放，但大量同时进行的查询可能耗尽数目固定的所有临时表。这时，其他的查询就需要列队等候，直到有临时表被释放时才能再继续运行。

第四，线程死锁

由多线程带来的性能改善是以可靠性为代价的，主要是因为这样有可能产生线程死锁。线程死锁 时，第一个线程等待第二个线程释放资源，而同时第二个线程又在等待第一个线程释放资源。我们来想像这样一种情形:在人行道上两个人迎面相遇，为了给对方让 道，两人同时向一侧迈出一步，双方无法通过，又同时向另一侧迈出一步，这样还是无法通过。双方都以同样的迈步方式堵住了对方的去路。假设这种情况一直持续 下去，这样就不难理解为何会发生死锁现象了。

第五，磁盘已满

导致系统无法正常运行的最可能的原因是磁盘已满。一个好的网络管理员会密切关注磁盘的使用情况，隔一定的时间，就需要将磁盘上的一些负载转存到备份存储介质中(例如磁带)。

日志文件会很快用光所有的磁盘空间。Web服务器的日志文件、SQL*Net的日志文件、 JDBC日志文件，以及应用程序服务器日志文件均与内存泄漏有同等的危害。可以采取措施将日志文件保存在与 *** 作系统不同的文件系统中。日志文件系统空间已 满时Web服务器也会被挂起，但机器自身被挂起的几率已大大减低。

第六，服务器超载

Netscape Web服务器的每个连接都使用一个线程。Netscape Enterprise Web服务器会在线程用完后挂起，而不为已存在的连接提供任何服务。如果有一种负载分布机制可以检测到服务器没有响应，则该服务器上的负载就可以分布到其 它的Web服务器上，这可能会致使这些服务器一个接一个地用光所有的线程。这样一来，整个服务器组都会被挂起。 *** 作系统级别可能还在不断地接收新的连接， 而应用程序(Web服务器)却无法为这些连接提供服务。用户可以在浏览器状态行上看到connected(已连接)的提示消息，但这以后什么也不会发生。

总之，还有许多因素也极有可能导致Web香港服务器租用或香港服务器托管站点无法工作。有许多种原因可能导致Web站点无法正常工作，这使得系统地检查所有问题变得很困难。

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