【JavaEE】死锁是什么？如何避免死锁（保姆级讲解）

￡神魔★判官ぃ 2024-03-23 11:54 28阅读 0赞

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本篇文章将介绍什么是死锁，死锁的四大必要条件，如何去避免死锁~~~

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**目录**

一、死锁是什么？

二、关于死锁的情况

2.1 一个线程的情况

2.2 两个线程的情况

2.2.1 形如这样的代码：

2.2.2 吃饺子

2.3 N个线程的情况

2.4 加锁代码

三、如何避免死锁

3.1 死锁产生的四个必要条件

当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。其中最容易破坏的就是 "循环等待".

3.2 破坏循环等待：

四、相关面试题

4.1 谈谈 volatile关键字的用法?

4.2 Java多线程是如何实现数据共享的?

4.3 Java创建线程池的接口是什么？参数 LinkedBlockingQueue 的作用是什么？

4.4 Java线程共有几种状态？状态之间怎么切换的？

4.5 在多线程下，如果对一个数进行叠加，该怎么做？

4.6 Servlet是否是线程安全的？

4.7 Thread和Runnable的区别和联系?

4.8 多次start一个线程会怎么样

4.9 有synchronized两个方法，两个线程分别同时用这个方法，请问会发生什么？

4.10 进程和线程的区别？

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## 一、死锁是什么？    ##

死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。  
简单来说，死锁，就是没人能解锁了~~

举例：

我有个女神，我向女神表白了：女神I love you，她欣然同意，我就加锁成功了~~接下来，我换个微信小号，再偷偷加她一把，再在小号上也表白~~此时第二次尝试加锁，就不会成功了，我就只能阻塞等待~~

形如这样的代码：

![d6ecdefd98ad4c78814fb7cd911d3577.png][]

就是加锁俩次的情况，第二次尝试加锁，需要等待第一个锁释放；第一个锁释放，需要等待第二个锁加锁成功；

逻辑上矛盾了！！！ ==>这就是死锁~~

## 二、关于死锁的情况 ##

### 2.1 一个线程的情况 ###

一个线程，一把锁（上面的情况），可重入锁没事，不可重入锁死锁；

![702abdffae064bca8015fe0413a59abc.png][]

### 2.2 两个线程的情况 ###

两个线程，两把锁，即使是可重入锁，也会死锁~~

#### 2.2.1 形如这样的代码： ####

![fc54d1ca945a465bad88b49985daf10d.png][]

t1和t2线程在互相抢占锁，t1拥有了locker1再去竞争locker2，t2拥有了locker2再去竞争locker1，这样就形成了死锁~~

#### 2.2.2 吃饺子 ####

滑稽老哥和女神一起去饺子馆吃饺子，吃饺子需要酱油和醋.  
滑稽老哥抄起了酱油瓶，女神抄起了醋瓶.  
滑稽: 你先把醋瓶给我，我用完了就把酱油瓶给你.  
女神: 你先把酱油瓶给我，我用完了就把醋瓶给你.  
如果这俩人彼此之间互不相让，就构成了死锁.  
酱油和醋相当于是两把锁，这两个人就是两个线程.

### 2.3 N个线程的情况 ###

此时有N个线程，M把锁，线程数量和锁数量更多了，就更容易死锁了！！

比如哲学家，就餐问题：

![dc5b28d3cc1844839a9464775c5dca31.png][]

这五个哲学家：

1.随机的进行 吃面条（拿起筷子）和思考人生（放下筷子）

2.固执的，如果他想拿筷子，被别人占用了，就会等待；等的过程中不会放下手里已经拿到的筷子~~![325560c45bb0431e9ec5e5a26b283ead.png][]

假设这五个哲学家，同时拿起左手边的筷子！！！就死锁了！！

![ff13171a7cc64b7f98b5818de4652d11.png][]

死锁是一种严重的 BUG！！ 导致一个程序的线程 "卡死", 无法正常工作！！

那么实践中，如何去避免出现死锁呢？？一个简单有效的方法就是，破解循环等待这个条件：

针对锁进行编号，如果需要同时获取多把锁，约定加锁顺序，必须是先对小的编号加锁，后对大的编号加锁~~~

![7e1fe04065fe4847b6d2412822a5c02c.png][]

约定，获取多把锁，先获取小的，后获取大的！！

只要约定了加锁顺序，循环等待自然破除，死锁就不会形成了！！

![b1d4af48c0a94f5bae021ca94e0d313b.png][]

此时，5号老铁就可以先拿起两支筷子进行吃面，吃完了放下筷子，下一位老铁继续进行拿起筷子吃面，依次进行到最后一位老铁，就不会形成死锁~~

### 2.4 加锁代码 ###

还是上面的代码，进行加锁顺序调整，就可以避免死锁了

![22c3158e4c6641a8afc105f00e8dde1f.png][]

两个线程t1，t2都先对locker1进行加锁，就可以避免死锁了~~

## 三、如何避免死锁 ##

### 3.1 死锁产生的四个必要条件 ###

死锁产生的四个必要条件：

*  互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
 *  不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
 *  请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
 *  循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路

### 当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。其中最容易破坏的就是 "循环等待". ###

###    3.2 破坏循环等待： ###

最常用的一种死锁阻止技术就是锁排序. 假设有 N 个线程尝试获取 M 把锁, 就可以针对 M 把锁进行编号(1, 2, 3...M)  
N 个线程尝试获取锁的时候, 都按照固定的按编号由小到大顺序来获取锁. 这样就可以避免环路等待  
**可能产生环路等待的代码:**

Object lock1 = new Object();
    Object lock2 = new Object();
    Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
    synchronized (lock1) {
    synchronized (lock2) {
    // do something...
    }
    }
    }
    };
    t1.start();
    Thread t2 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
    synchronized (lock2) {
    synchronized (lock1) {
    // do something...
    }
    }
    }
    };
    t2.start();

**不会产生环路等待的代码:**  
约定好先获取 lock1, 再获取 lock2 , 就不会环路等待

Object lock1 = new Object();
    Object lock2 = new Object();
    Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
    synchronized (lock1) {
    synchronized (lock2) {
    // do something...
    }
    }
    }
    };
    t1.start();
    Thread t2 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
    synchronized (lock1) {
    synchronized (lock2) {
    // do something...
    }
    }
    }
    };
    t2.start();

## 四、相关面试题 ##

### 4.1 谈谈 volatile关键字的用法? ###

volatile 能够保证内存可见性. 强制从主内存中读取数据. 此时如果有其他线程修改被 volatile 修饰  
的变量, 可以第一时间读取到最新的值.

### 4.2 Java多线程是如何实现数据共享的? ###

JVM 把内存分成了这几个区域:  
方法区, 堆区, 栈区, 程序计数器.  
其中堆区这个内存区域是多个线程之间共享的.  
只要把某个数据放到堆内存中, 就可以让多个线程都能访问到

###    4.3 Java创建线程池的接口是什么？参数 LinkedBlockingQueue 的作用是什么？ ###

创建线程池主要有两种方式:

*  通过 Executors 工厂类创建. 创建方式比较简单, 但是定制能力有限.
 *  通过 ThreadPoolExecutor 创建. 创建方式比较复杂, 但是定制能力强.

LinkedBlockingQueue 表示线程池的任务队列. 用户通过 submit / execute 向这个任务队列中添加任务, 再由线程池中的工作线程来执行任务

### 4.4 Java线程共有几种状态？状态之间怎么切换的？ ###

*  NEW: 安排了工作, 还未开始行动. 新创建的线程, 还没有调用 start 方法时处在这个状态.
 *  RUNNABLE: 可工作的. 又可以分成正在工作中和即将开始工作. 调用 start 方法之后, 并正在CPU 上运行/在即将准备运行 的状态.
 *  BLOCKED: 使用 synchronized 的时候, 如果锁被其他线程占用, 就会阻塞等待, 从而进入该状态.
 *  WAITING: 调用 wait 方法会进入该状态.
 *  TIMED\_WAITING: 调用 sleep 方法或者 wait(超时时间) 会进入该状态.
 *  TERMINATED: 工作完成了. 当线程 run 方法执行完毕后, 会处于这个状态

### 4.5 在多线程下，如果对一个数进行叠加，该怎么做？ ###

使用 synchronized / ReentrantLock 加锁  
使用 AtomInteger 原子操作.

###    4.6 Servlet是否是线程安全的？ ###

Servlet 本身是工作在多线程环境下.  
如果在 Servlet 中创建了某个成员变量, 此时如果有多个请求到达服务器, 服务器就会多线程进行  
操作, 是可能出现线程不安全的情况的.

###    4.7 Thread和Runnable的区别和联系? ###

Thread 类描述了一个线程.  
Runnable 描述了一个任务.  
在创建线程的时候需要指定线程完成的任务, 可以直接重写 Thread 的 run 方法, 也可以使用  
Runnable 来描述这个任务

###    4.8 多次start一个线程会怎么样 ###

第一次调用 start 可以成功调用  
后续再调用 start 会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException 异常

###    4.9 有synchronized两个方法，两个线程分别同时用这个方法，请问会发生什么？ ###

synchronized 加在非静态方法上, 相当于针对当前对象加锁.  
如果这两个方法属于同一个实例:  
线程1 能够获取到锁, 并执行方法. 线程2 会阻塞等待, 直到线程1 执行完毕, 释放锁, 线程2 获取到  
锁之后才能执行方法内容.  
如果这两个方法属于不同实例:  
两者能并发执行, 互不干扰.

### 4.10 进程和线程的区别？ ###

进程是包含线程的. 每个进程至少有一个线程存在，即主线程。  
进程和进程之间不共享内存空间. 同一个进程的线程之间共享同一个内存空间.  
进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位。

[e77a1259c3304de8ae54fadc8bd57306.gif]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/42eedabf65974d869e819161fee15e66.png
[xyk]: https://blog.csdn.net/asad21654864?spm=1000.2115.3001.5343
[JavaEE]: https://blog.csdn.net/asad21654864/category_12243955.html?spm=1001.2014.3001.5482
[d6ecdefd98ad4c78814fb7cd911d3577.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/5ddb889a41174838a3e2de36e374e909.png
[702abdffae064bca8015fe0413a59abc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/6a81b4f0f8dd425aa1608ba6f3f8e53e.png
[fc54d1ca945a465bad88b49985daf10d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/a38c5b3c78f7424cac38fc6dd8619cfa.png
[dc5b28d3cc1844839a9464775c5dca31.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/26a9ec4b0c4b4ada81a1c5d883707a30.png
[325560c45bb0431e9ec5e5a26b283ead.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/3f16b7fe158c487995aba5f285407edd.png
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[7e1fe04065fe4847b6d2412822a5c02c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/baae8bf46bb641f58ff9b5c5496b4129.png
[b1d4af48c0a94f5bae021ca94e0d313b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/dad1ea2fa39a436db2150b62a10496ae.png
[22c3158e4c6641a8afc105f00e8dde1f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/ba725d7aa329474ea2706731c36d5ea2.png