面试题：Python多线程数据库操作的死锁问题及解决

死锁可能出现的场景

假设有两个线程 Thread1 和 Thread2，它们都需要访问并修改两个数据库表 TableA 和 TableB。

场景一：
- Thread1 首先获取对 TableA 的锁（在SQLite中，这可能是隐式的，例如开始一个事务并对 TableA 进行写操作），然后试图获取对 TableB 的锁。
- 与此同时，Thread2 首先获取对 TableB 的锁，然后试图获取对 TableA 的锁。由于两个线程都持有对方需要的资源且不释放，就会导致死锁。
场景二：
- 存在多个线程（如 Thread1、Thread2、Thread3 等），并且线程之间存在复杂的资源依赖关系。例如 Thread1 持有 TableA 的锁并请求 TableB 的锁，Thread2 持有 TableB 的锁并请求 TableC 的锁，Thread3 持有 TableC 的锁并请求 TableA 的锁，形成一个循环依赖，从而导致死锁。

避免死锁的解决方案

按顺序获取锁：
- 在Python中，确保所有线程以相同的顺序获取数据库资源。例如，如果所有线程都先获取 TableA 的锁，然后再获取 TableB 的锁，就不会出现上述第一种死锁场景。示例代码如下：

import sqlite3
import threading

# 创建数据库连接
conn = sqlite3.connect('test.db')
lock_table_a = threading.Lock()
lock_table_b = threading.Lock()


def thread_function():
    with lock_table_a:
        # 对TableA进行数据库操作
        cursor = conn.cursor()
        cursor.execute('INSERT INTO TableA (column1) VALUES (?)', ('data',))
        conn.commit()
        with lock_table_b:
            # 对TableB进行数据库操作
            cursor.execute('INSERT INTO TableB (column1) VALUES (?)', ('data',))
            conn.commit()


# 创建并启动线程
thread = threading.Thread(target = thread_function)
thread.start()
thread.join()
conn.close()

使用超时机制：
- 在获取锁（或数据库资源）时设置超时时间。如果在超时时间内无法获取到锁，线程可以释放已获取的锁并进行其他操作，避免一直等待导致死锁。例如：

import sqlite3
import threading
import time


# 创建数据库连接
conn = sqlite3.connect('test.db')
lock_table_a = threading.Lock()
lock_table_b = threading.Lock()


def thread_function():
    if lock_table_a.acquire(timeout = 5):
        try:
            # 对TableA进行数据库操作
            cursor = conn.cursor()
            cursor.execute('INSERT INTO TableA (column1) VALUES (?)', ('data',))
            conn.commit()
            if lock_table_b.acquire(timeout = 5):
                try:
                    # 对TableB进行数据库操作
                    cursor.execute('INSERT INTO TableB (column1) VALUES (?)', ('data',))
                    conn.commit()
                finally:
                    lock_table_b.release()
            else:
                print('Failed to acquire lock_table_b, releasing lock_table_a')
                lock_table_a.release()
        finally:
            lock_table_a.release()


# 创建并启动线程
thread = threading.Thread(target = thread_function)
thread.start()
thread.join()
conn.close()

减少锁的持有时间：
- 尽量缩短持有数据库锁（或资源）的时间。例如，在进行数据库操作时，将操作尽量合并，减少多次获取和释放锁的操作。示例如下：

import sqlite3
import threading


# 创建数据库连接
conn = sqlite3.connect('test.db')
lock = threading.Lock()


def thread_function():
    with lock:
        cursor = conn.cursor()
        cursor.execute('INSERT INTO TableA (column1) VALUES (?)', ('data',))
        cursor.execute('INSERT INTO TableB (column1) VALUES (?)', ('data',))
        conn.commit()


# 创建并启动线程
thread = threading.Thread(target = thread_function)
thread.start()
thread.join()
conn.close()

通过这种方式，减少了不同线程之间资源竞争的时间窗口，降低死锁发生的概率。

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死锁可能出现的场景

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