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死锁：产生、检测和解决方案

IT那活儿 2024-05-07
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在多线程编程中，死锁是一个常见但又非常棘手的问题，它会导致线程相互等待，最终导致程序无法继续执行下去。
本文将简单探讨死锁的原因、检测方法以及解决方案，帮助大家更好地理解和解决这个问题。


什么是死锁
死锁是指两个或多个线程各自持有对方所需要的资源，并且等待对方释放资源，从而导致所有线程都无法继续执行的状态。

这种情况经常发生在多线程环境下，当多一个线程尝试同时获取多个资源的锁时，可能会发生死锁。


产生原因及检测方法
2.1 死锁通常发生在以下情况
1）互斥
线程尝试同时持有多个资源的锁。
2）循环等待
线程之间形成一个资源的循环等待链，每个线程都在等待下一个线程所持有的资源。
2.2 死锁的检测方法
1）死锁检测工具
Java提供了一些工具来帮助检测死锁，例如jstack、jconsole和VisualVM等。这些工具可以检测出线程之间的相互等待情况，从而判断是否发生了死锁。
2）程序设计
在方案设计阶段，可以采用以下方法来预防死锁的发生：
  • 避免循环等待
    确保线程获取资源的顺序是一致的，形成避免循环等待链。
  • 按顺序获取锁

    尽量避免同时获取多个资源的锁，而是按照固定的顺序获取锁，降低发生死锁的概率。


死锁的解决方案
3.1 加锁顺序
确保线程获取资源的顺序是一致的，即避免循环等待。这可以通过统一的加锁顺序来实现。
3.2 超时等待
在获取资源时设置超时时间，当超过一定时间无法获取到资源时，释放已经获取的资源，避免长时间等待。
3.3 死锁检测与恢复
定期检测系统中是否存在死锁，一旦检测到死锁，采取相应的措施进行恢复，例如释放资源、回滚操作等。
3.4 使用Lock对象

相比于synchronized关键字，Lock对象提供了更灵活的锁定机制，包括可中断的锁、可超时的锁等，可以更好地避免死锁的发生。


示例
下面是一个简单的Java代码示例，演示了死锁的产生以及通过锁的加锁顺序来避免死锁的情况：
public class Example {
    private static final Object lock1 = new Object();
    private static final Object lock2 = new Object();
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                System.out.println("Thread 1: Holding lock 1...");
                try {
                    Thread.sleep(1000); //模拟一些处理时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock2) {
                    System.out.println("Thread 1: Holding lock 1 and lock 2...");
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock2) {
                System.out.println("Thread 2: Holding lock 2...");
                try {
                    Thread.sleep(1000); //模拟一些处理时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock1) {
                    System.out.println("Thread 2: Holding lock 2 and lock 1...");
                }
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
在这个例子中，两个线程分别尝试获取锁lock1和lock2的锁，但是由于它们获取锁的顺序不一致，会导致死锁的产生。
为了避免死锁，我们可以规定所有线程必须按照相同的顺序获取锁，如下：
//线程1synchronized (lock1) {
    System.out.println("Thread 1: Holding lock 1...");
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    synchronized (lock2) {
        System.out.println("Thread 1: Holding lock 1 and lock 2...");
    }
}//线程2synchronized (lock1) { //保持相同的加锁顺序
    System.out.println("Thread 2: Holding lock 1...");
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    synchronized (lock2) {
        System.out.println("Thread 2: Holding lock 1 and lock 2...");
    }
}
这样设计保证所有线程按照相同的顺序获取锁，从而避免了死锁的。实际项目中，要根据具体的业务逻辑和资源依赖关系来设计锁的加锁顺序，以防止潜在的死锁问题。
死锁是多线程编程中常见的问题，但通过合理的设计和预防措施，我们可以有效地避免死锁的发生。在编写多线程程序时，开发人员应时刻注意死锁的可能性，并采取措施相应的措施来降低风险的死锁，以保证程序的稳定性和可靠性。

END


本文作者：李伟康(上海新炬中北团队）

本文来源：“IT那活儿”公众号

线程synchronized
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