线程死锁

1、什么是线程死锁？

线程死锁是指由于两个或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。

2、产生死锁的4个必要条件

（1）互斥条件：进程对所分配到的资源具有排他性，即一个资源只能被一个进程所占有，直到该进程被释放。

（2）请求和保持条件：一个进程在请求被占用资源被阻塞时，对已获得的资源保持不放。

（3）不剥夺条件：任何一个资源在没被该进程释放之前，任何其他进程都无法对他剥夺占用。

（4）循环等待条件：当发生死锁时，所等待的进程必定会形成一个环路（类似死循环），造成永久阻塞。

3、如何避免死锁

（1）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所，那么死锁就不会发生。

（2）加锁时限
另外一个可以避免死锁的方法是在尝试获取锁的时候加一个超时时间。这也就意味着在尝试获取锁的过程中若超过了这个时限该线程则放弃对该锁请求。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。这段随机的等待时间让其他线程有机会尝试获取相同的这些锁，并且让该应用在没有获得锁的时候可以继续运行。

（3）死锁检测
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。

每当一个线程获得了锁，会在线程和锁相关的数据结构中将其记下。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。

当一个线程请求锁失败时，这个线程可以遍历锁的关系图看看是否有死锁发生。例如，线程A请求锁7，但是锁7这个时候被线程B持有，这是线程A就可以检查一下线程B是否已经请求了线程A当前锁持有的锁。如果线程B确实有这样的请求，那么就是发生了死锁（线程A拥有锁1，请求锁7；线程B拥有锁7，请求锁1）

当然，死锁一般要比两个线程互相持有对方的锁这种情况要复杂的多。线程A等待线程B，线程B等待线程C，线程C等待线程D，线程D又在等待线程A。线程A为了检测死锁，它需要递进地检测所有被B请求的锁。从线程B锁请求的锁开始，线程A找到了线程C，然后又找到了线程D，发现线程D请求的锁被线程A自己持有着。这是它就知道发生了死锁。

那么检测出死锁时，这些线程该做些什么呢？

一个可行的做法是释放所有锁，回退，并且等待一段随机的时间后重试，这个和简单的加锁超时类似，不一样的是只有死锁已经发生了才回退，而不会是因为加锁的请求超时了，虽然有回退和等待，但是如果有大量的线程竞争同一批锁，他们还是会重复的死锁。

一个更好的方案是给这些线程设置优先级，让一个或几个线程回退，剩下的线程就像没发生死锁一样继续保持着他们需要的锁。如果赋予了这些线程的优先级是固定不变的，同一批线程总是会拥有更高的优先级。为避免这个问题，可以在死锁发生的时候设置随机的优先级。