如何寫(xiě)一段死鎖代碼

Intro

上次介紹了如何寫(xiě)一段代碼造成 StackOverflow ，今天來(lái)玩一下，看如何寫(xiě)一段代碼造成死鎖

什么是死鎖

首先我們需要明確一下什么是死鎖，造成死鎖需要滿足哪些條件，知道這些就可以輕松寫(xiě)出一段死鎖代碼了

死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程（線程）在執(zhí)行過(guò)程中，由于競(jìng)爭(zhēng)資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現(xiàn)象，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法推進(jìn)下去。此時(shí)稱(chēng)系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱(chēng)為死鎖進(jìn)程（線程）。 ---- 百度百科

產(chǎn)生死鎖的必要條件：

互斥條件：進(jìn)程要求對(duì)所分配的資源進(jìn)行排它性控制，即在一段時(shí)間內(nèi)某資源僅為一進(jìn)程所占用。
請(qǐng)求和保持條件：當(dāng)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放。
不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源在未使用完之前，不能剝奪，只能在使用完時(shí)由自己釋放。
環(huán)路等待條件：在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程--資源的環(huán)形鏈。

預(yù)防死鎖方法：

資源一次性分配：一次性分配所有資源，這樣就不會(huì)再有請(qǐng)求了：（破壞請(qǐng)求條件）
只要有一個(gè)資源得不到分配，也不給這個(gè)進(jìn)程（線程）分配其他的資源：（破壞請(qǐng)保持條件）
可剝奪資源：即當(dāng)某進(jìn)程獲得了部分資源，但得不到其它資源，則釋放已占有的資源（破壞不可剝奪條件）
資源有序分配法：系統(tǒng)給每類(lèi)資源賦予一個(gè)編號(hào)，每一個(gè)進(jìn)程按編號(hào)遞增的順序請(qǐng)求資源，釋放則相反（破壞環(huán)路等待條件）

.NET 中的死鎖

通常的死鎖的示例都是兩個(gè)鎖，多個(gè)資源導(dǎo)致的死鎖，你有沒(méi)有想過(guò)一個(gè)資源也會(huì)導(dǎo)致死鎖，如何使用一個(gè)鎖造成死鎖呢？思考一下再看下面的代碼

private static readonly object Lock = new object();

public static void Test()
{
    lock (Lock)
    {
        Task.Run(TestMethod1).Wait();
    }
}

private static void TestMethod1()
{
    lock (Lock)
    {
        Console.WriteLine("xxx");
    }
}

在 Test 這個(gè)方法中首先獲取鎖，獲取鎖成功之后調(diào)用另外一個(gè)線程去調(diào)用 TestMethod1 方法，而 TestMethod1 方法中會(huì)再次嘗試獲取鎖，此時(shí)因?yàn)殒i已經(jīng)被 Test 方法獲取而且并沒(méi)有釋放，所以會(huì)一直獲取不到鎖從而造成死鎖

其實(shí)這種情況還有很多變形，比如說(shuō) lock(this)/lock("lockedString") 這種都是比較危險(xiǎn)的，所以不推薦使用，我們使用上面的示例做一個(gè)變形，使用 lock("lockedString") 來(lái)測(cè)試一下

public static void Test()
{
    lock ("Lock")
    {
        Task.Run(TestMethod1).Wait();
    }
}

private static void TestMethod1()
{
    lock ("Lock")
    {
        Console.WriteLine("xxx");
    }
}

這樣也會(huì)造成死鎖，因?yàn)?lock 的 string 實(shí)際上是同一個(gè)引用，字符串池（string intern），所以類(lèi)似于上面的示例，相當(dāng)于是一個(gè)鎖，對(duì)于 lock(this) 也是類(lèi)似的，所以通常 lock 是不推薦 lock(this)/lock("string") 這些寫(xiě)法的，對(duì)于不同的資源要使用不同的 lock，這樣就可以避免上面這個(gè)示例的這種情況

使用鎖的一些注意事項(xiàng)：

鎖要用來(lái)鎖定對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)資源，不同的資源使用不同的鎖來(lái)訪問(wèn)限制
鎖盡可能使用這樣的格式 private readonly object _locker = new object();，是否使用 static 根據(jù)需要添加，多個(gè)資源有關(guān)聯(lián)時(shí)，小心死鎖的情況，一次全部分配，任意一個(gè)資源分配失敗釋放另外一個(gè)鎖以避免死鎖
實(shí)現(xiàn)分布式鎖的時(shí)候指定最大嘗試時(shí)間，避免死鎖避免長(zhǎng)時(shí)間獲取不到鎖影響系統(tǒng)性能

在 SQL Server 中會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的死鎖檢測(cè)的進(jìn)程，如果發(fā)生死鎖的情況，會(huì)有一個(gè)事務(wù)會(huì)被選擇為犧牲品來(lái)解決死鎖的問(wèn)題

在通過(guò) Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖的時(shí)候，通常會(huì)指定一個(gè)鎖的過(guò)期時(shí)間，過(guò)期時(shí)間通常是為了避免獲取鎖成功的系統(tǒng)突然宕機(jī)導(dǎo)致鎖一直在鎖定狀態(tài)，從而導(dǎo)致其他服務(wù)獲取鎖的時(shí)候一直獲取失敗，除此之外，通常還會(huì)指定一個(gè)最大等待時(shí)間，如果別的服務(wù)獲取到鎖了，正在操作，那么會(huì)等待鎖釋放，但是為了避免死鎖，如果長(zhǎng)時(shí)間獲取不到鎖的話就會(huì)放棄獲取鎖，直接返回獲取鎖失敗。

除此之外你還了解哪些使用鎖的注意事項(xiàng)和避免死鎖的常用方法呢，歡迎補(bǔ)充，如果文中有誤，歡迎指出，萬(wàn)分感謝。

Reference

https://baike.baidu.com/item/死鎖/2196938
https://blog.csdn.net/hd12370/article/details/82814348
https://github.com/WeihanLi/SamplesInPractice/blob/master/StupidSamples/DeadLockSample.cs