Python多线程编程（五）：死锁的形成

死锁是一种多线程编程中的常见问题，是指两个或多个线程在执行过程中互相等待对方释放需要的资源，并导致所有线程无法继续执行的情况。下面我将详细讲解如何避免死锁的形成。

什么是死锁？

死锁是指在两个或多个线程协作完成某项任务的过程中，由于彼此之间相互等待对方释放需要的资源，导致所有线程都停止执行的现象。例如，线程 A 在占用资源 1 的同时等待获取资源 2，而线程 B 占用资源 2 的同时等待获取资源 1，这种情况下就会发生死锁。

如何避免死锁？

为了避免死锁的发生，我们可以采取以下几种策略：

1. 加锁顺序

加锁顺序是避免死锁的一种重要策略。如果在多个线程中需要获取多个锁，那么应该尽量保证所有线程以相同的顺序获取锁。例如，如果线程 A 先获取锁 1，再获取锁 2，那么线程 B 也应该按照相同的顺序获取锁 1 和锁 2，这样才能避免死锁的产生。

2. 超时等待

在多线程编程中，如果某个线程长时间占用资源而无法继续执行，那么可以设置一个超时时间，在等待超过该时间后自动放弃该资源的获取。这样可以避免因为长时间等待而出现死锁的情况。

以下是两条示例说明：

示例一

import threading

# 创建两把锁
lockA = threading.Lock()
lockB = threading.Lock()

# 线程一获取锁A后等待锁B
def threadA():
    lockA.acquire()
    print("Thread A acquired lock A")
    lockB.acquire()
    print("Thread A acquired lock B")
    lockB.release()
    lockA.release()

# 线程二获取锁B后等待锁A
def threadB():
    lockB.acquire()
    print("Thread B acquired lock B")
    lockA.acquire()
    print("Thread B acquired lock A")
    lockA.release()
    lockB.release()

# 启动两个线程并等待执行完成
t1 = threading.Thread(target=threadA)
t2 = threading.Thread(target=threadB)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

在上述示例中，线程 A 首先获取锁 A，然后等待获取锁 B；而线程 B 则首先获取锁 B，然后等待获取锁 A。由于两个线程都需要等待对方释放资源，因此会一直等待下去，导致死锁的产生。

为了避免死锁的产生，我们可以将线程 A 和线程 B 分别按照相同的顺序获取锁，例如都按照 A->B 的顺序获取锁。

示例二

import threading

# 创建两个资源
resource1 = "resource 1"
resource2 = "resource 2"

# 线程一占用资源1等待资源2，占用期间等待资源1被释放
def threadA():
    with threading.Lock() as lock1:
        print("Thread A acquired lock 1")
        with threading.Lock() as lock2:
            print("Thread A acquired lock 2")
            print("Thread A working on " + resource2)
        print("Thread A released lock 2")
    print("Thread A released lock 1")

# 线程二占用资源2等待资源1，占用期间等待资源2被释放
def threadB():
    with threading.Lock() as lock2:
        print("Thread B acquired lock 2")
        with threading.Lock() as lock1:
            print("Thread B acquired lock 1")
            print("Thread B working on " + resource1)
        print("Thread B released lock 1")
    print("Thread B released lock 2")

# 启动两个线程并等待执行完成
t1 = threading.Thread(target=threadA)
t2 = threading.Thread(target=threadB)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

在上述示例中，线程 A 占用资源 1 后等待资源 2，而线程 B 占用资源 2 后等待资源 1，与示例一类似，两个线程之间会产生死锁。

为了避免死锁，我们同样可以将线程 A 和线程 B 按照相同的顺序占用资源，例如都按照 1->2 的顺序占用资源。