什么是多线程死锁，如何预防和解决？

多线程死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放资源，导致各线程都无法继续执行的现象。它发生在以下四个条件同时满足时：

1. 互斥条件：某个资源只能被一个线程占用。
2. 占有且等待条件：一个线程持有某些资源并等待其他被占用的资源。
3. 不剥夺条件：线程已获得的资源在释放前不能被强制剥夺。
4. 循环等待条件：多个线程形成资源等待的闭环，即线程 A 等待线程 B 的资源，线程 B 等待线程 C 的资源，线程 C 又等待线程 A 的资源。

如何预防死锁

预防死锁的常见策略有以下几种：

1. 破坏循环等待条件：

   • 资源顺序分配：对资源进行全局排序，并要求所有线程按固定顺序申请资源。这样可以避免循环等待。
   • 举例：设定资源 A、B、C 的顺序为 A > B > C。如果线程想要获取 A 和 B，必须先获取 A 后获取 B，这样就不会形成死锁。

2. 破坏占有且等待条件：

   • 获取所有资源后再执行：让线程在执行前一次性请求它所需的所有资源。若不能一次获取到，则不获取任何资源，这样避免了“持有一个资源等待另一个资源”的情况。
   • 不过，这种方式会导致资源利用率下降，因为线程可能会持有不立即使用的资源。

3. 限制资源的请求和释放顺序：

   • 超时机制：设置资源获取的超时。如果线程在超时之前没有获得资源，放弃资源请求，并稍后重试。这种方法可以打破死锁的循环等待。
   • 死锁检测：定期检查系统是否出现死锁，如果发现，则强制终止某些线程或剥夺某些资源来解除死锁。

4. 资源剥夺：

   • 允许资源剥夺：当某个线程请求资源而未获得时，主动释放其持有的资源，以避免占有且等待情况。例如，可以用 tryLock() 替代 lock() 方法，在获取锁失败时主动释放已有的锁资源。

如何解决死锁

一旦系统进入死锁状态，以下措施可以用来解决死锁：

1. 死锁检测与恢复：

   • 死锁检测：通过算法检查是否出现了死锁。如果检测到死锁，可以通过手动干预或系统设置来中止某个线程或释放其持有的资源。
   • Java 中虽然没有内置的死锁检测机制，但可以通过 JConsole 或 VisualVM 等工具来监控线程和锁的状态，从而发现死锁。

2. 强制终止线程：

   • 通过设置某种策略，强制终止一部分线程，释放这些线程持有的资源，使其他线程可以继续执行。不过，这种方法比较激进，可能会导致数据不一致或丢失，因此应谨慎使用。

3. 定期重启或资源回收：

   • 在某些情况下，可以设计定期的资源回收策略。将某些被锁住的资源进行自动清理或重置，从而打破死锁的循环依赖。

代码示例：避免死锁

以下是一个简单的代码示例，展示如何通过资源有序分配避免死锁：

java

复制代码

class Resource {} public class DeadlockExample { private final Resource resourceA = new Resource(); private final Resource resourceB = new Resource(); public void method1() { synchronized (resourceA) { System.out.println("Locked resourceA in method1"); synchronized (resourceB) { System.out.println("Locked resourceB in method1"); // 执行代码逻辑 } } } public void method2() { synchronized (resourceA) { // 遵循相同的顺序，先锁 resourceA，再锁 resourceB System.out.println("Locked resourceA in method2"); synchronized (resourceB) { System.out.println("Locked resourceB in method2"); // 执行代码逻辑 } } } }

通过有序地锁定资源，避免了循环等待，从而有效避免了死锁。