慕课网实战·高并发探索（十五）：线程死锁

特别感谢：慕课网jimin老师的《Java并发编程与高并发解决方案》课程，以下知识点多数来自老师的课程内容。
jimin老师课程地址：Java并发编程与高并发解决方案

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什么是死锁？

通俗的说，死锁就是两个或者多个线程，相互占用对方需要的资源，而都不进行释放，导致彼此之间都相互等待对方释放资源，产生了无限制等待的现象。死锁一旦发生，如果没有外力介入，这种等待将永远存在，从而对程序产生严重影响。
用来描述死锁的问题最有名的场景就是“哲学家就餐问题”。哲学家就餐问题可以这样表述：假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁，做以下两件事之一：吃饭或者思考。吃东西的时候他们就停止思考，思考的时候也停止吃东西。餐桌中间有一大碗意大利面，每两个哲学家之间有一只餐叉。因为只用一只餐叉很难吃到意大利面，所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西。他们只能使用自己左右手边的那两只餐。哲学家从来不交谈，这就跟危险，可能产生死锁，每个哲学家都拿着左手的餐叉永远等右边的餐叉（或者相反）….

死锁产生的必要条件

• 互斥条件：进程对锁分配的资源进行排他性使用
• 请求和保持条件：线程已经保持了一个资源，但是又提出了其他请求，而该资源已被其他线程占用
• 不剥夺条件：在使用时不能被剥夺，只能自己用完释放
• 环路等待条件：资源调用是一个环形的链

死锁示例

@Slf4j
public class DeadLock implements Runnable {
    public int flag = 1;
    //静态对象是类的所有对象共享的
    private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object();

    @Override
    public void run() {
        log.info("flag:{}", flag);
        if (flag == 1) {
            synchronized (o1) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o2) {
                    log.info("1");
                }
            }
        }
        if (flag == 0) {
            synchronized (o2) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o1) {
                    log.info("0");
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock td1 = new DeadLock();
        DeadLock td2 = new DeadLock();
        td1.flag = 1;
        td2.flag = 0;
        //td1,td2都处于可执行状态，但JVM线程调度先执行哪个线程是不确定的。
        //td2的run()可能在td1的run()之前运行
        new Thread(td1).start();
        new Thread(td2).start();
    }
}

上述代码出现死锁原因：

• 当DeadLock类的对象flag==1时（td1），先锁定o1,睡眠500毫秒
• 而td1在睡眠的时候另一个flag==0的对象（td2）线程启动，先锁定o2,睡眠500毫秒
• td1睡眠结束后需要锁定o2才能继续执行，而此时o2已被td2锁定；
• td2睡眠结束后需要锁定o1才能继续执行，而此时o1已被td1锁定；
• td1、td2相互等待，都需要得到对方锁定的资源才能继续执行，从而死锁。

确认死锁

在真实的环境中，我们发现程序无法执行，并且CPU占用为0，这样就有理由怀疑产生了死锁，但是光怀疑是不行的，我们需要一个实际的验证方法。接下来我们使用jdk提供的工具来检测是否真正发生了死锁。
运行上述的代码，并在windows系统中使用cmd进入控制台，输入以下命令：

jps

可见控制台输出：我们上边运行的类的类名以及对应的进程ID

接下来使用命令获取进程对应线程的堆栈信息：

jstack 9284 

分析堆栈信息（提取有用的部分）

两个线程都进行了加锁操作（如上图）

系统发现了一个Java-level的线程死锁。ok，确认无疑是发生了死锁现象。

避免死锁

• 注意加锁顺序（这个很好理解，就像上边的例子）
• 加锁时限（超过时限放弃加锁）
  实现方式–使用重入锁。关于重入锁可以见我之前的博客：并发容器J.U.C – AQS组件 锁：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StempedLock
• 死锁检测（较难，就像分析上边的线程情况）