多线程中死锁是如何产生的?如何检测?如何避免?

拼搏现实的明天。 2024-02-05 12:02 46阅读 0赞

## 一、死锁是如何产生的？ ##

**死锁：**是指两个或多个线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种僵局。具体来说，每个线程持有一部分资源，并等待其他线程所持有的资源释放，导致所有线程都无法继续执行。

**例如：**

> 线程A 获得 lockX 对象锁，接下来想获取 lockY对象的锁；
> 
> 线程B 获得 lockY 对象锁，接下来想获取 lockX对象的锁。

**代码如下：**

public class DeadlockTest {
    
        private static Object lockX = new Object();
        private static Object lockY = new Object();
    
        public static void main(String[] args) {
            Thread threadA = new Thread(() -> {
                synchronized (lockX) {
                    System.out.println("Thread A: Holding lock X...");
    
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
    
                    System.out.println("Thread A: Waiting for lock Y...");
                    synchronized (lockY) {
                        System.out.println("Thread A: Holding lock X and lock Y...");
                    }
                }
            }, "threadA"); // 线程起别名
    
            Thread threadB = new Thread(() -> {
                synchronized (lockY) {
                    System.out.println("Thread B: Holding lock Y...");
    
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
    
                    System.out.println("Thread B: Waiting for lock X...");
                    synchronized (lockX) {
                        System.out.println("Thread B: Holding lock Y and lock X...");
                    }
                }
            }, "threadB");
    
            threadA.start();
            threadB.start();
        }
    
    }

**控制台输出结果：**

![9d0554ef6dc148efb8860c75a4eb5f97.png][]

此时程序并没有结束，这种现象就是死锁现象...线程A持有lock X锁等待获取lock Y锁，线程B持有lock Y锁等待获取lock X锁。

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## 二、如何进行死锁诊断？ ##

当程序出现了死锁现象，我们可以使用jdk自带的工具：jps和 jstack

步骤如下：

### 第一：查看运行的线程 ###

打开终端，运行命令：jps，得到Java进程的PID、主类的完整名称。

![18223505384a4a78880bc3b78f66a247.png][]

### 第二：使用jstack查看线程运行的情况 ###

运行命令：`jstack -l 18348`

发现一个死锁：

![ad54bc055bba4eb8b7646a5fafe8f4b1.png][]

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## 三、如何避免死锁？ ##

### 预防死锁 ###

预防死锁的策略是破坏死锁的四个必要条件之一：

1.  **互斥条件**：确保资源可以被同时访问，不过并非所有资源都能够做到这一点。
2.  **请求与保持条件**：一次性申请所有资源，不允许分步申请。
3.  **不可剥夺条件**：一旦资源被分配给某线程，就不应该从该线程中强制夺回。
4.  **循环等待条件**：对资源实施一个全局的顺序，确保所有线程按顺序申请资源。

### 避免死锁 ###

避免死锁的策略是在运行时避免系统进入不安全状态。银行家算法是一个著名的避免死锁的算法，它通过动态分析资源分配来确保系统始终处于安全状态。

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## 四、解决死锁示例： ##

在上面的例子中，如果线程A和线程B几乎同时开始执行，它们可能会相互等待对方释放锁，从而导致死锁。

解决这个问题的一种方法是确保所有线程按相同的顺序获取锁：

public class DeadlockResolvedDemo {
    
        private static Object lockX = new Object();
        private static Object lockY = new Object();
    
        public static void main(String[] args) {
            Thread threadA = new Thread(() -> {
                synchronized (lockX) {
                    System.out.println("Thread A: Holding lock X...");
    
                    try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
    
                    System.out.println("Thread A: Waiting for lock Y...");
                    synchronized (lockY) {
                        System.out.println("Thread A: Holding lock X and lock Y...");
                    }
                }
            });
    
            Thread threadB = new Thread(() -> {
                synchronized (lockX) { // 注意这里也是先获取lockX
                    System.out.println("Thread B: Holding lock X...");
    
                    try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
    
                    System.out.println("Thread B: Waiting for lock Y...");
                    synchronized (lockY) {
                        System.out.println("Thread B: Holding lock X and lock Y...");
                    }
                }
            });
    
            threadA.start();
            threadB.start();
        }
    }

在这个修改后的例子中，无论线程A还是线程B，都是先尝试获取`lockX`，然后再获取`lockY`，这样就打破了循环等待条件，从而避免了死锁。

[9d0554ef6dc148efb8860c75a4eb5f97.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/65e3ff297683406397709a03804a0b2d.png
[18223505384a4a78880bc3b78f66a247.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/bedd4caad1bf409ab22725e4698285d7.png
[ad54bc055bba4eb8b7646a5fafe8f4b1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/7db548aeac0b4a5099fc7cb783f46190.png