线程的死锁、活锁和饥饿现象
目录
1、死锁
2、活锁
3、饥饿
一个资源应该单独使用一把锁。
比如，一个对象中有多个共享资源，但有多个线程需要使用其中的不同资源
此时如果把对象整体作为一把锁，那并发就很低。
可以考虑，把每个共享资源都单独拆出来，分别上锁，这样每个线程都能各取所需，提高了并发度。
坏处是，可能导致线程死锁。
线程的代码是有限的，但由于某种原因，线程一直执行不完，称为线程的活跃性。
活跃性有三种原因：死锁、活锁、饥饿。
1、死锁
1、死锁的定义
死锁：一组互相竞争资源的线程因互相等待获取对方的资源，导致线程一直阻塞的情况。
2、为什么会产生死锁
一个线程需要同时获取多把锁时，就容易引发死锁。
简单的例子：
- t1 线程 获得 A对象 锁，接下来想获取 B对象 的锁
- t2 线程 获得 B对象 锁，接下来想获取 A对象 的锁
它俩又不会释放自己已经持有的锁，一直耗着，产生了死锁。
总结
如果锁应用不当，造成“两个线程都在等待对方释放锁”，那么它们会一直等待，无法运行，这就发生了死锁。
简单说，死锁问题是由两个或以上的线程并行执行时，因为争抢资源而造成互相等待造成的。
3、死锁的四要素
只要同时满足这四个条件，就肯定会死锁：
- 互斥条件
- 持有并等待条件
- 不可剥夺条件
- 环路等待条件
4、避免死锁的三种思路
避免死锁，只需要破坏掉四大条件的其中一个即可。
互斥条件没办法破坏，本来锁的目的就是互斥
所以只需要破坏以下三项中的其中一项即可：
- 破坏持有并等待条件：一个线程必须
一次性申请所有的锁，不能单独持有某一个锁 - 破坏不可剥夺条件：一个线程
获取不到锁时，就先主动释放持有的所有锁 - 破坏环路等待条件：规定各个线程
获取锁的顺序
注意：三种思路，但是在具体的场景中，每种做法的开销都是不同的，需要找到开销最低的方式。
一般来说：
- 破坏持有并等待需要死循环检查条件，而且锁的粒度也很大，一般不去使用。
- 破坏环路等待只需要规定加锁顺序，效率较高
5、避免死锁的三种实现方式
1、破坏持有并等待条件
一次性申请所有锁这个动作属于临界区，应该抽取出一个类来管理，让它作为锁，向外提供两个同步方法：同时获取所有锁、同时释放所有锁。
由于它要作为锁，所以这个对象必须是单例的。
在尝试申请所有资源时，使用while()死循环，注意要加上超时判断。
class Allocator {
// 维护一个资源列表
private List
此处while()与synchronized锁粗粒度的区别
在申请“锁”时，两种方式都是串行的。
但是，while()在通过单例对象获取到全部资源后，只需要申请所需的资源，不会影响其他无关的同类操作，可以并行执行。
而synchronized锁粗粒度，在执行时也只能串行执行。
2、破坏不可抢占条件
线程在获取不到锁时，释放手头持有的锁。这一点Java在语言层面是做不到的，不过Java在SDK层面实现了。
因为 synchronized 申请资源的时候，如果申请不到，线程直接进入阻塞状态了。线程进入阻塞状态后啥都干不了，也释放不了线程已经占有的资源。
java.util.concurrent 包下的 Lock 是可以轻松解决这个问题的。
它提供了一个方法：tryLock(long, TimeUnit)，在一段时间内尝试获取锁，如果最终没有获取到，就执行释放锁的逻辑。
3、破坏循环等待条件
破坏这个条件，需要对资源进行排序，然后按序申请资源，这样就能避免多个线程交叉加锁的情况。
比如转账，就在代码中写死，按照账户id从小到大依次加锁，就不会有问题。
2、活锁
1、什么是活锁
活锁是指，线程没有发生阻塞，但依然执行不下去的情况。
2、活锁的例子
如果两个线程互相改变对方的结束条件，就可能导致双方谁也无法结束。
比如这个程序：
public class TestLiveLock {
static volatile int count = 10;
static final Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
// 期望减到 0 退出循环
while (count > 0) {
sleep(0.2);
count--;
log.debug("count: {}", count);
}
}, "t1").start();
new Thread(() -> {
// 期望超过 20 退出循环
while (count < 20) {
sleep(0.2);
count++;
log.debug("count: {}", count);
}
}, "t2").start();
}
}
相当于一个抽水一个注水，水池永远不会空或者满
3、死锁与活锁的区别
- 死锁：两个线程在执行过程中阻塞住了
- 活锁：两个线程一直没有阻塞，但都无法停止运行
4、活锁的解决方案
增加随机的睡眠时间，将这样的两个线程错开执行，只要一方先运行完了，那么另一方也就能运行完
3、饥饿
1、什么是线程饥饿
饥饿指的是线程因无法访问所需资源而无法执行下去的情况：
- 在CPU繁忙时，如果一个线程优先级太低，就有可能遇到一直得不到执行
- 持有锁的线程，如果执行的时间过长，会导致其他阻塞的线程一直获取不到锁
2、线程饥饿的解决方案
有三种方案：
- 保证资源充足
- 公平地分配资源，如果有需求可以使用公平锁，不过效率较低，很少使用。
- 避免持有锁的线程长时间执行