死锁-java线程死锁-优快云博客

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1、死锁

死锁是计算机系统中一个常见的问题，它指的是两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。以下是对死锁的详细解析：

一、死锁的产生原因

死锁的产生通常源于多个进程对资源的争夺，具体可以归纳为以下几点：

竞争资源：当多个进程竞争同一组资源，并且每个进程都持有至少一个其他进程所需的资源时，就可能发生死锁。
进程间推进顺序非法：进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也可能导致死锁。

二、死锁的必要条件

死锁的发生必须具备以下四个必要条件：

互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待，直至占有该资源进程用毕释放。
请求和保持条件：进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
不可抢占条件：进程已获得的资源在未使用完之前不能被抢占，只能在进程使用完时自己释放。
环路等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

三、死锁的预防与避免

为了预防或避免死锁的发生，可以采取以下策略：

预防死锁：
- 破坏互斥条件：通常不太可能，因为很多资源本身就是互斥的。
- 破坏请求和保持条件：一次性申请所有需要的资源，但这样做可能会降低资源利用率。
- 破坏不可抢占条件：允许系统抢占已分配的资源，但这样做可能导致数据丢失或工作中断。
- 破坏环路等待条件：对资源进行排序，并规定每个进程必须按序请求资源。
避免死锁：
- 在系统运行过程中，对进程发出的每一个资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源。如果分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。

四、死锁的检测与解除

一旦系统发生死锁，需要采取相应措施来解除死锁，常用的方法包括：

资源剥夺法：挂起某些死锁进程，并抢占它的资源，将这些资源分配给其他的死锁进程。
撤销进程法：强制撤销部分或全部死锁进程，并剥夺这些进程的资源。撤销的原则可以按进程优先级和撤销进程代价的高低进行。
进程回退法：让一（多）个进程回退到足以回避死锁的地步，进程回退时自愿释放资源而不是被剥夺。要求系统保持进程的历史信息，设置还原点。

五、死锁示例

假设有两个进程P1和P2，以及两个资源R1和R2。进程P1已经锁定了资源R1并请求资源R2，而进程P2已经锁定了资源R2并请求资源R1。此时，两个进程都无法继续执行，因为它们都在等待对方释放资源，从而形成了死锁。

2、线程死锁

在 Java 中，并发编程时如果不小心管理共享资源，就可能导致线程死锁（Deadlock）。线程死锁是多个线程相互等待对方释放资源，而每个线程都持有对方需要的资源，从而导致这些线程都无法继续执行的现象。

线程死锁的条件

线程死锁通常发生在以下四个条件同时满足时：

互斥条件（Mutual Exclusion）：
保持和等待条件（Hold and Wait）：
非抢占条件（No Preemption）：
循环等待条件（Circular Wait）：

如何避免 Java 中的线程死锁

要避免 Java 中的线程死锁，可以遵循以下策略：

避免嵌套锁：尽量避免一个线程在持有锁的同时再去请求另一个锁。
锁定顺序一致：如果必须使用多个锁，确保所有线程以相同的顺序获取锁。
使用可重入锁（ReentrantLock）：通过 ReentrantLock 的 tryLock 方法尝试非阻塞地获取锁，如果获取不到锁，则可以选择放弃或者稍后重试。
使用锁超时：设置锁的获取超时时间，防止无限期地等待锁。
避免大事务：尽量将事务的范围缩小，避免长时间持有锁。
使用并发工具类：Java 并发包（java.util.concurrent）中提供了许多高级的并发工具类，如 ConcurrentHashMap、CountDownLatch、Semaphore 等，这些工具类在内部已经对并发进行了优化，减少了死锁的风险。

示例

以下是一个简单的 Java 线程死锁示例：

public class DeadlockDemo {
    private static final Object lock1 = new Object();
    private static final Object lock2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                System.out.println("Thread 1: Locked lock1");

                try {
                    Thread.sleep(100); // 故意让线程睡眠，增加死锁发生的可能性
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (lock2) {
                    System.out.println("Thread 1: Locked lock2");
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock2) {
                System.out.println("Thread 2: Locked lock2");

                try {
                    Thread.sleep(100); // 故意让线程睡眠，增加死锁发生的可能性
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (lock1) {
                    System.out.println("Thread 2: Locked lock1");
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }
}