死锁

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死锁的产生与解决

线程死锁

什么是线程死锁

       线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行。当线程进入对象的 synchronized 代码块时，便占有了资源，直到它退出该代码块或者调用 wait 方法，才释放资源，在此期间，其它线程将不能进入该代码块。当线程互相持有对方所需要的资源时，会互相等待对方释放资源，如果线程都不主动释放所占有的资源，将产生死锁。

线程死锁

死锁如何产生

哲学家就餐问题

       你和四个好朋友坐在圆形餐桌旁，你们只做两件事情：吃饭，或者思考。吃饭的时候，你们就停止思考。思考的时候，也停止吃饭。每个人面前有一碗兰州拉面，并且每个人左右两边各有一根筷子。你们必须要拿到两根筷子才能开始吃面。吃完后再放下筷子，让别人可以使用。吃了一会之后，每个人都拿起了自己左手边的筷子，导致每个人都只有一根筷子，并且等待别人吃完放下筷子给自己。可惜，没有人吃到面，所以没有人会放下筷子。

线程场景

       两个线程 A 和 B ，各自在加锁的状态下运行。A 持有一部分资源，并且等待 B 线程中的资源以完成自己的工作，而此时 B 线程也在等待 A 中的资源以完成自己的工作。由于它们都是锁定状态，所以必须完成了自己的工作后，自己持有的资源才能释放。于是线程无休止地等待，导致死锁。

Java 代码

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public class JavaTest {
    @Test
    public void test() {
        final Object lockA = new Object();
        final Object lockB = new Object();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lockA) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (lockB) {
                    }
                    System.out.println("finish A");
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lockB) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (lockA) {
                    }
                    System.out.println("finish B");
                }
            }
        }).start();
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

       死锁代码详见 DeadLockTest

       程序中，线程 A 持有 lockA 对象，并请求 lockB 对象；线程 B 持有 lockB 对象，并请求 lockA 对象。由于它们都在等待对方释放资源，所以会产生死锁。运行程序，将发现控制台无法打印出 “finish A” 和 “finish B” 消息。

产生死锁的四个条件

  1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用；
  2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放；
  3. 不剥夺条件：进程已获得的资源，在没使用完之前，不能强行剥夺；
  4. 循环等待条件：多个进程之间形成一种互相循环等待资源的关系。

避免线程死锁

加锁顺序

       当多个线程需要相同的一些锁，但是按照不同的顺序加锁，死锁就很容易发生。如果能确保所有的线程都是按照相同的顺序获得锁，那么死锁就不会发生。当然这种方式需要你事先知道所有可能会用到的锁，然而总有些时候是无法预知的。

加锁时限

       加上一个超时时间，若一个线程没有在给定的时限内成功获得所有需要的锁，则会进行回退并释放所有已经获得的锁，然后等待一段随机的时间再重试。但是如果有非常多的线程同一时间去竞争同一批资源，就算有超时和回退机制，还是可能会导致这些线程重复地尝试但却始终得不到锁。

死锁检测

       死锁检测即每当一个线程获得了锁，会在线程和锁相关的数据结构中（ map 、 graph 等）将其记下。除此之外，每当有线程请求锁，也需要记录在这个数据结构中。死锁检测是一个更好的死锁预防机制，它主要是针对那些不可能实现按序加锁并且锁超时也不可行的场景。

参考资料：
力扣（LeetCode） 4个生活场景详解 BAT 面试中的死锁问题

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