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        python多线程死锁现象及解决方法

        时间:2023-12-17

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                  关于“Python多线程死锁现象及解决方法”的攻略,我将从以下几个方面进行讲解:

                  1. 死锁现象的定义和产生原因
                  2. 死锁示例演示
                  3. 解决方法

                  1. 死锁现象的定义和产生原因

                  多线程是一种常见的解决并发问题的方式,而死锁是多线程中常见的问题之一。死锁指的是两个或者多个线程,相互等待对方释放所占用的资源而无法继续执行下去的情况。

                  产生死锁的原因通常是由于线程之间争夺共享资源(例如文件、网络连接、数据结构等)而引发的。当一个线程占用了某个资源并且等待另一个线程释放另一个资源时,如果这两个线程都不释放所占用的资源,就会形成死锁。

                  2. 死锁示例演示

                  下面通过两个示例简单演示死锁的产生:

                  (1) 示例一

                  import threading
                  
                  def foo():
                      lock1.acquire()
                      print('foo acquire lock1')
                      lock2.acquire()
                      print('foo acquire lock2')
                      lock1.release()
                      lock2.release()
                  
                  def bar():
                      lock2.acquire()
                      print('bar acquire lock2')
                      lock1.acquire()
                      print('bar acquire lock1')
                      lock2.release()
                      lock1.release()
                  
                  lock1 = threading.Lock()
                  lock2 = threading.Lock()
                  
                  if __name__ == '__main__':
                      t1 = threading.Thread(target=foo)
                      t2 = threading.Thread(target=bar)
                      t1.start()
                      t2.start()
                      t1.join()
                      t2.join()
                  

                  这个示例中,foo()和bar()两个函数分别占用了lock1和lock2两个锁,它们的获取顺序是相反的。在主程序中,分别启动了两个线程t1和t2来执行foo()和bar()函数,并使用join()函数等待这两个线程结束。

                  假设t1线程先执行,首先会获取到lock1锁,然后执行到lock2.acquire()时就会被阻塞。此时t2线程开始执行,它会获取到lock2锁,然后执行到lock1.acquire()时也被阻塞了。此时t1和t2都在等待对方释放锁,因此就形成了死锁。

                  (2) 示例二

                  import threading
                  
                  class Account:
                      def __init__(self, name, balance):
                          self.name = name
                          self.balance = balance
                          self.lock = threading.Lock()
                  
                      def deposit(self, amount):
                          with self.lock:
                              new_balance = self.balance + amount
                              self.balance = new_balance
                  
                      def withdraw(self, amount):
                          with self.lock:
                              new_balance = self.balance - amount
                              self.balance = new_balance
                  
                  def transfer(from_account, to_account, amount):
                      with from_account.lock:
                          from_account.withdraw(amount)
                          with to_account.lock:
                              to_account.deposit(amount)
                  
                  if __name__ == '__main__':
                      a = Account('a', 1000)
                      b = Account('b', 2000)
                  
                      t1 = threading.Thread(target=transfer, args=(a, b, 500))
                      t2 = threading.Thread(target=transfer, args=(b, a, 800))
                  
                      t1.start()
                      t2.start()
                  
                      t1.join()
                      t2.join()
                  
                      print('account a balance:', a.balance)
                      print('account b balance:', b.balance)
                  

                  这个示例中,有两个账户a和b,它们都被加上了一个锁来保证线程安全。在主程序中,分别启动了两个线程t1和t2来执行transfer()函数,并使用join()函数等待这两个线程结束。

                  transfer()函数用于将金额从一个账户转移到另一个账户。由于涉及到两个账户同时加锁,如果t1线程在执行withdraw()函数时占用了a对象的锁,而t2线程在执行withdraw()函数时占用了b对象的锁,那么就会发生死锁。

                  3. 解决方法

                  避免死锁的发生是多线程编程中的一项重要任务。下面提供几种解决死锁的方法:

                  • 避免占用多个锁:在编写线程时,可以尽量避免在单个线程中同时占用多个锁。

                  • 按顺序获取锁:如果要占用多个锁,可以按照一定的顺序获取锁,例如按照锁的名称的字典序进行获取。

                  • 设置超时时间:在等待锁的时候可以设置超时时间,如果等待超时则放弃等待并尝试其他操作。

                  • 使用RLock锁:Python中的RLock锁可以在同一线程中多次获取锁,不同于普通锁只能获取一次。

                  • 使用信号量Semaphore:Semaphore可以指定同一时间内只能有几个线程同时占用锁。

                  这些方法都可以有效地避免死锁的发生。需要根据具体的场景选择不同的解决方法。

                  希望这篇攻略能够帮助到您,如果还有其他问题可以继续提出。

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