【多线程 - 11、死锁】

死锁

1、介绍

在 Java 中使用多线程，就会有可能导致死锁问题。死锁会让程序一直卡住，程序不再往下执行。只能通过中止并重启的方式来让程序重新执行。要尽可能避免死锁的情况发生

2、造成死锁的原因

互斥条件：
同一资源同时只能由一个线程读取

不可抢占条件：
不能强行剥夺线程占有的资源

请求和保持条件：
请求其他资源的同时对自己手中的资源保持不放

循环等待条件：
在相互等待资源的过程中，形成一个闭环

预防死锁：
只需要破坏其中一个条件即可，比如使用定时锁、尽量让线程用相同的加锁顺序，加锁超时或自动释放，死锁检测算法等等

3、避免死锁的方法

• 固定加锁的顺序(针对锁顺序死锁)
• 开放调用(针对对象之间协作造成的死锁)
• 使用定时锁–>tryLock()；如果等待获取锁时间超时，则抛出异常而不是一直等待

二、顺序死锁

例子

public class ThreadTest6 {public static void main(String[] args) {Demo demo = new Demo();new Thread(demo,"1").start();new Thread(demo,"2").start();new Thread(demo,"3").start();new Thread(demo,"4").start();}}class Demo implements Runnable{Account a = new Account("A",1000);Account b = new Account("B",1000);@Overridepublic void run() {transferMoney(a,b,100);transferMoney(b,a,100);}public void  transferMoney(Account fromAccount, Account toAccount,double money) {synchronized (fromAccount) {System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "得到锁" + fromAccount.getName());synchronized (toAccount) {System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "得到锁" + toAccount.getName());if(fromAccount.getMoney() < money) {System.out.println("余额不足");} else {fromAccount.setMoney(fromAccount.getMoney()-money);toAccount.setMoney(toAccount.getMoney() + money);System.out.println("转账后：" + fromAccount.getName() + "有：" + fromAccount.getMoney());System.out.println("转账后：" + toAccount.getName() + "有：" + toAccount.getMoney());}}}}
}
class Account{public Account(String name, double money) {this.name = name;this.money = money;}private String name;private double money;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getMoney() {return money;}public void setMoney(double money) {this.money = money;}}

代码有可能会发生死锁：如果两个线程同时调用 transferMoney()，线程A 从 X账户 向 Y账户 转账，线程B 从 账户Y 向 账户X 转账，那么就会发生死锁

避免死锁

上面 transferMoney() 发生死锁的原因是因为加锁顺序不一致而出现的；如果所有线程以固定的顺序来获得锁，那么程序中就不会出现锁顺序死锁问题

上面的例子改造：

public class InduceLockOrder {// 额外的锁、避免两个对象hash值相等的情况(即使很少)private static final Object tieLock = new Object();public void transferMoney(final Account fromAcct,  final Account toAcct, final DollarAmount amount)  throws InsufficientFundsException {class Helper {public void transfer()  throws InsufficientFundsException {if (fromAcct.getBalance().compareTo(amount) < 0)throw new InsufficientFundsException();else {fromAcct.debit(amount);toAcct.credit(amount);}}}// 得到锁的hash值int fromHash = System.identityHashCode(fromAcct);int toHash = System.identityHashCode(toAcct);// 根据hash值来上锁if (fromHash < toHash) {synchronized (fromAcct) {synchronized (toAcct) {new Helper().transfer();}}} else if (fromHash > toHash) {// 根据hash值来上锁synchronized (toAcct) {synchronized (fromAcct) {new Helper().transfer();}}} else {// 额外的锁、避免两个对象hash值相等的情况(即使很少)synchronized (tieLock) {synchronized (fromAcct) {synchronized (toAcct) {new Helper().transfer();}}}}}
}

得到对应的 hash值 来固定加锁的顺序，这样就不会发生死锁的问题

三、协作对象之间发生死锁

发生条件

A对象 的一个同步方法调用了 B对象 的同步方法。且有，B对象 的一个同步方法调用了 A对象 的一个同步方法。则可能发生：A线程 得到了 A对象 锁，B对象 同时得到了 B对象 锁，都不会释放，且都无法继续执行，就发生了死锁

开放调用避免死锁

在协作对象之间发生死锁中，主要是因为在调用某个方法时就需要持有锁，并且在方法内部也调用了其他带锁的方法；如果在调用某个方法时不需要持有锁，那么这种调用被称为开放调用；可以在方法中使用同步代码块来实现同步，调用另一对象的同步方法不放在同步代码块中，就解决了问题

四、定时锁避免死锁

tryLock 方法

使用显式 Lock 锁，在获取锁时使用 tryLock() 方法。当等待超过时限的时候，tryLock() 不会一直等待，而是返回错误信息

tryLock 是防止自锁的一个重要方式

tryLock() 方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待

例子

public class tryLock {public static void main(String[] args) {System.out.println("开始");final Lock lock = new ReentrantLock();new Thread() {@Overridepublic void run() {String tName = Thread.currentThread().getName();if (lock.tryLock()) {System.out.println(tName + "获取到锁！");} else {System.out.println(tName + "获取不到锁！");return;}try {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(tName + ":" + i);}Thread.sleep(5000);} catch (Exception e) {System.out.println(tName + "出错了！！！");} finally {System.out.println(tName + "释放锁！！");lock.unlock();}}}.start();new Thread() {@Overridepublic void run() {String tName = Thread.currentThread().getName();if (lock.tryLock()) {System.out.println(tName + "获取到锁！");} else {System.out.println(tName + "获取不到锁！");return;}try {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(tName + ":" + i);}} catch (Exception e) {System.out.println(tName + "出错了！！！");} finally {System.out.println(tName + "释放锁！！");lock.unlock();}}}.start();System.out.println("结束");}
}

五、总结

发生死锁的原因主要由于：

线程之间交错执行
解决： 以固定的顺序加锁

执行某方法时就需要持有锁，且不释放
解决： 缩减同步代码块范围，最好仅操作共享变量时才加锁

永久等待
**解决：**n使用 tryLock() 定时锁，超过时限则返回错误信息