Was ist ein Deadlock? Was sind die vier Bedingungen, und wie verhindert man ihn?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Ein Deadlock ist ein Zustand, in dem zwei oder mehr Threads jeweils ewig auf eine Ressource warten, die die anderen halten, sodass keiner fortfahren kann.** Er erfordert, dass vier Bedingungen gleichzeitig gelten (Coffman-Bedingungen).

## Die vier Bedingungen

1. **Gegenseitiger Ausschluss** — eine Ressource wird exklusiv gehalten.
2. **Hold and Wait** — ein Thread hält eine Ressource, während er auf eine weitere wartet.
3. **Keine Verdrängung** — Ressourcen können nicht gewaltsam entzogen werden.
4. **Zirkuläres Warten** — ein Zyklus von Threads, die jeweils auf den nächsten warten.

Brich eine einzige davon, und ein Deadlock ist unmöglich.

```text
Thread 1 holds A, wants B ─┐
                           ├─ circular wait → deadlock
Thread 2 holds B, wants A ─┘
```

## Beispiel und Lösung

```python
# DEADLOCK: threads lock in opposite orders
def t1():
    with lockA:
        with lockB: ...     # T1: A then B
def t2():
    with lockB:
        with lockA: ...     # T2: B then A  ← cycle!

# FIX: impose a global lock ordering (always A before B)
def safe():
    with lockA:
        with lockB: ...     # everyone acquires in the same order
```

## Prävention & Erkennung

- **Sperrreihenfolge**: erwirb Locks stets in einer konsistenten globalen Reihenfolge — bricht das zirkuläre Warten.
- **Timeouts / Try-Lock**: `tryAcquire(timeout)`, zurückweichen und erneut versuchen — bricht Hold-and-Wait.
- **Ein einzelnes grobes Lock** oder lock-freie Strukturen vermeiden das Problem gänzlich.
- **Erkennung**: ein Watchdog baut einen Wait-for-Graphen auf und sucht nach Zyklen, dann tötet/startet er ein Opfer neu.

## Warum es wichtig ist

Deadlocks frieren Systeme still ein — kein Absturz, nur hängende Requests. Die vier Bedingungen zu benennen zeigt, dass du darüber nachdenken kannst, *warum* es passiert, und eine gezielte Prävention wählst (meist konsistente Sperrreihenfolge), statt Locks zu verstreuen und zu hoffen.

Die vier Bedingungen

Beispiel und Lösung

Prävention & Erkennung

Warum es wichtig ist

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