越细粒度的锁越好吗？产生死锁怎么办？

大家好，我是哪吒。

上一篇提到了锁粒度的问题，使用“越细粒度的锁越好”，真的是这样吗？会不会产生一些其它问题？

先说结论，可能会产生死锁问题。

下面还是以购买酱香拿铁为例：

1、定义咖啡实体类Coffee

@Data
public class Coffee {
    // 酱香拿铁
    private String name;

    // 库存
    public Integer inventory;

    public ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
}

2、初始化数据

private static List<Coffee> coffeeList = generateCoffee();

public static List<Coffee> generateCoffee(){
    List<Coffee> coffeeList = new ArrayList<>();
    coffeeList.add(new Coffee("酱香拿铁1", 100));
    coffeeList.add(new Coffee("酱香拿铁2", 100));
    coffeeList.add(new Coffee("酱香拿铁3", 100));
    coffeeList.add(new Coffee("酱香拿铁4", 100));
    coffeeList.add(new Coffee("酱香拿铁5", 100));
    return coffeeList;
}

3、随机获取n杯咖啡

// 随机获取n杯咖啡
private static List<Coffee> getCoffees(int n) {
    if(n >= coffeeList.size()){
        return coffeeList;
    }

    List<Coffee> randomList = Stream.iterate(RandomUtils.nextInt(n), i -> RandomUtils.nextInt(coffeeList.size()))
            .distinct()// 去重
            .map(coffeeList::get)// 跟据上面取得的下标获取咖啡
            .limit(n)// 截取前面 需要随机获取的咖啡
            .collect(Collectors.toList());
    return randomList;
}

4、购买咖啡

private static boolean buyCoffees(List<Coffee> coffees) {
    //存放所有获得的锁
    List<ReentrantLock> locks = new ArrayList<>();
    for (Coffee coffee : coffees) {
        try {
            // 获得锁3秒超时
            if (coffee.lock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS)) {
                // 拿到锁之后，扣减咖啡库存
                locks.add(coffee.lock);
                coffeeList = coffeeList.stream().map(x -> {
                	// 购买了哪个，就减哪个
                    if (coffee.getName().equals(x.getName())) {
                        x.inventory--;
                    }
                    return x;
                }).collect(Collectors.toList());
            } else {
                locks.forEach(ReentrantLock::unlock);
                return false;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }
    locks.forEach(ReentrantLock::unlock);
    return true;
}

3、通过parallel并行流，购买100次酱香拿铁，一次买2杯，统计成功次数

public static void main(String[] args){
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

    // 通过parallel并行流，购买100次酱香拿铁，一次买2杯，统计成功次数
    long success = IntStream.rangeClosed(1, 100).parallel()
            .mapToObj(i -> {
                List<Coffee> getCoffees = getCoffees(2);
                //Collections.sort(getCoffees, Comparator.comparing(Coffee::getName));
                return buyCoffees(getCoffees);
            })
            .filter(result -> result)
            .count();

    stopWatch.stop();
    System.out.println("成功次数："+success);
    System.out.println("方法耗时："+stopWatch.getTotalTimeSeconds()+"秒");
    for (Coffee coffee : coffeeList) {
        System.out.println(coffee.getName()+"-剩余:"+coffee.getInventory()+"杯");
    }
}

耗时有点久啊，20多秒。

数据对不对？

• 酱香拿铁1卖了53杯；
• 酱香拿铁2卖了57杯；
• 酱香拿铁3卖了20杯；
• 酱香拿铁4卖了22杯；
• 酱香拿铁5卖了19杯；
• 一共卖了171杯。

数量也对不上，应该卖掉200杯才对，哪里出问题了？

4、使用visualvm测一下：

果不其然，出问题了，产生了死锁。

线程 m 在等待的一个锁被线程 n 持有，线程 n 在等待的另一把锁被线程 m 持有。

1. 比如美杜莎买了酱香拿铁1和酱香拿铁2，小医仙买了酱香拿铁2和酱香拿铁1；
2. 美杜莎先获得了酱香拿铁1的锁，小医仙获得了酱香拿铁2的锁；
3. 然后美杜莎和小医仙接下来要分别获取 酱香拿铁2 和 酱香拿铁1 的锁；
4. 这个时候锁已经被对方获取了，只能相互等待一直到 3 秒超时。

5、如何解决呢？

让大家都先拿一样的酱香拿铁不就好了。让所有线程都先获取酱香拿铁1的锁，然后再获取酱香拿铁2的锁，这样就不会出问题了。

也就是在随机获取n杯咖啡后，对其进行排序即可。

// 通过parallel并行流，购买100次酱香拿铁，一次买2杯，统计成功次数
long success = IntStream.rangeClosed(1, 100).parallel()
        .mapToObj(i -> {
            List<Coffee> getCoffees = getCoffees(2);
            // 根据咖啡名称进行排序
            Collections.sort(getCoffees, Comparator.comparing(Coffee::getName));
            return buyCoffees(getCoffees);
        })
        .filter(result -> result)
        .count();

6、再测试一下

• 成功次数100；
• 咖啡卖掉了200杯，数量也对得上。
• 代码执行速度也得到了质的飞跃，因为不用没有循环等待锁的时间了。

看来真的不是越细粒度的锁越好，真的会产生死锁问题。通过对酱香拿铁进行排序，解决了死锁问题，避免循环等待，效率也得到了提升。

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哪吒多年工作总结：Java学习路线总结，搬砖工逆袭Java架构师。