Что такое взаимоблокировка (deadlock)? Каковы четыре условия и как её предотвратить?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Взаимоблокировка — это состояние, при котором два или более потока каждый вечно ждут ресурс, который удерживают другие, так что ни один не может продолжить.** Для неё требуется одновременное выполнение четырёх условий (условия Коффмана).

## Четыре условия

1. **Взаимное исключение** — ресурс удерживается эксклюзивно.
2. **Удержание и ожидание** — поток удерживает один ресурс, ожидая другой.
3. **Отсутствие вытеснения** — ресурсы нельзя отобрать принудительно.
4. **Циклическое ожидание** — цикл потоков, каждый из которых ждёт следующего.

Нарушьте любое одно — и взаимоблокировка невозможна.

```text
Поток 1 удерживает A, хочет B ─┐
                              ├─ циклическое ожидание → взаимоблокировка
Поток 2 удерживает B, хочет A ─┘
```

## Пример и исправление

```python
# ВЗАИМОБЛОКИРОВКА: потоки блокируют в противоположном порядке
def t1():
    with lockA:
        with lockB: ...     # T1: A потом B
def t2():
    with lockB:
        with lockA: ...     # T2: B потом A  ← цикл!

# ИСПРАВЛЕНИЕ: навязать глобальный порядок блокировок (всегда A перед B)
def safe():
    with lockA:
        with lockB: ...     # все захватывают в одном и том же порядке
```

## Предотвращение и обнаружение

- **Порядок блокировок**: всегда захватывайте блокировки в согласованном глобальном порядке — нарушает циклическое ожидание.
- **Таймауты / try-lock**: `tryAcquire(timeout)`, отступить и повторить — нарушает удержание-и-ожидание.
- **Одна грубая блокировка** или lock-free структуры полностью избегают проблемы.
- **Обнаружение**: watchdog строит граф ожидания (wait-for graph) и ищет циклы, затем убивает/перезапускает жертву.

## Почему это важно

Взаимоблокировки замораживают системы тихо — без сбоя, просто зависшие запросы. Называние четырёх условий показывает, что вы умеете рассуждать о том, *почему* это происходит, и выбирать целенаправленное предотвращение (обычно согласованный порядок блокировок), а не рассыпать блокировки в надежде на удачу.

Четыре условия

Пример и исправление

Предотвращение и обнаружение

Почему это важно

Похожие вопросы