面试突击47：死锁产生的原因有哪些？

死锁（Dead Lock）指的是两个或两个以上的运算单元（进程、线程或协程），都在等待对方释放资源，但没有一方提起释放资源，从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。

比如线程 1 拥有了锁 A 的情况下试图获取锁 B，而线程 2 又在拥有了锁 B 的情况下试图获取锁 A，这样双方就进入相互阻塞等待的情况，如下图所示：

死锁的代码实现如下：

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DeadLockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object lockA = new Object();
        Object lockB = new Object();
        // 创建线程 1
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 1.占有锁 A
            synchronized (lockA) {
                System.out.println("线程1：获得锁A。");
                // 休眠 1s（让线程 2 有时间先占有锁 B）
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 2.获取线程 2 的锁 B
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println("线程1：获得锁B。");
                }
            }
        });
        t1.start();
        // 创建线程 2
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            // 1.占有锁 B
            synchronized (lockB) {
                System.out.println("线程2：获得锁B。");
                // 休眠 1s（保证线程 1 能有充足的时间得到锁 A）
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 2.获取线程 1 的锁 A
                synchronized (lockA) {
                    System.out.println("线程2：获得锁A。");
                }
            }
        });
        t2.start();
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：

从上述结果可以看出，线程 1 和线程 2 都在等待对方释放锁，这样就造成了死锁问题。

死锁产生原因

死锁的产生需要满足以下 4 个条件：

1. 互斥条件：指运算单元（进程、线程或协程）对所分配到的资源具有排它性，也就是说在一段时间内某个锁资源只能被一个运算单元所占用。
2. 请求和保持条件：指运算单元已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它运算单元占有，此时请求运算单元阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3. 不可剥夺条件：指运算单元已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺。
4. 环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在运算单元和资源的环形链，即运算单元正在等待另一个运算单元占用的资源，而对方又在等待自己占用的资源，从而造成环路等待的情况。

只有以上 4 个条件同时满足，才会造成死锁。

解决死锁

死锁产生要满足以上 4 个必要条件，那么我们只需要改变其中的 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了，比如我们可以通过修改获取锁的顺序来改变环路等待条件。

在未修改获取锁的顺序前，程序的执行流程是这样的：

其中 ① 表示先执行，② 表示后执行。
而改变锁的获取顺序之后的执行流程是这样的：

此时线程 1 和线程 2 获取锁的顺序是一致的，都是先获取锁 A，再获取锁 B，此时它们的执行流程如下：

1. 线程 1 先获取到锁 A；
2. 线程 1 获取到锁 B；
3. 线程 1 释放了锁 B；
4. 线程 1 释放了锁 A；
5. 线程 2 获取到了锁 A；
6. 线程 2 获取到了锁 B；
7. 线程 2 释放了锁 B；
8. 线程 2 释放了锁 A。

对应的实现代码如下：

import java.util.concurrent.TimeUnit;

class DeadLockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object lockA = new Object();
        Object lockB = new Object();
        // 创建线程 1
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 1.获取锁 A
            synchronized (lockA) {
                System.out.println("线程1：获得锁A。");
                // 休眠 1s
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 2.获取锁 B
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println("线程1：获得锁B。");
                    System.out.println("线程1：释放锁B。");
                }
                System.out.println("线程1：释放锁A。");
            }
        });
        t1.start();
        // 创建线程 2
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 1.获取锁 A
            synchronized (lockA) {
                System.out.println("线程2：获得锁A。");
                // 2.获取锁
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println("线程2：获得锁B。");
                    System.out.println("线程2：释放锁B。");
                }
                System.out.println("线程2：释放锁A。");
            }
        });
        t2.start();
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：

总结

死锁（Dead Lock）指的是两个或两个以上的运算单元（进程、线程或协程），都在等待对方释放资源，但没有一方提前释放资源，从而造成了一种阻塞的现象就称为死锁。产生死锁需要同时满足 4 个条件：互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件、环路等待条件，因此我们只需要破坏其中 1 个或多个条件就可以解决死锁的问题了。

是非审之于己，毁誉听之于人，得失安之于数。

公众号：Java面试真题解析

面试合集：https://gitee.com/mydb/interview