线程死锁——死锁产生的条件

什么是线程死锁

线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于相互等待状态，若无外力作用，它们将无法继续执行下去。

造成死锁的原因可以概括成三句话：

• 当前线程拥有其他线程需要的资源
• 当前线程等待其他线程已拥有的资源
• 都不放弃自己拥有的资源

线程死锁产生的四个必要条件

1. 互斥，共享资源 X 和 Y 只能被一个线程占用；
2. 占有且等待，线程 T1 已经取得共享资源 X，在等待共享资源 Y 的时候，不释放共享资源 X；
3. 不可抢占，其他线程不能强行抢占线程 T1 占有的资源；
4. 循环等待，线程 T1 等待线程 T2 占有的资源，线程 T2 等待线程 T1 占有的资源，就是循环等待。

举个必然产生死锁的例子

public static void main(String[] args) {
    
	   Object a = new Object();
	   Object b = new Object();
	
	   // 线程1
	   new Thread(() -> {
    
	      synchronized (a) {
    
	          System.out.println("获得了A锁");
	          try {
    
	              Thread.sleep(1000);
	          } catch (InterruptedException e) {
    
	              e.printStackTrace();
	          }
	          synchronized (b) {
    
	
	          }
	      }
	   }).start();
	   
	   // 线程2
	   new Thread(() -> {
    
	       synchronized (b) {
    
	           System.out.println("获得了B锁");
	           try {
    
	               Thread.sleep(1000);
	           } catch (InterruptedException e) {
    
	               e.printStackTrace();
	           }
	           synchronized (a) {
    
	
	           }
	       }
	   }).start();
}

上面的程序就是一个典型死锁的例子，为了保证死锁发生的几率，我这里在获得锁之后睡眠了1s。

线程1在获得A对象锁之后等了1s去尝试获取B对象锁，这时线程1是持有A对象锁的；线程2在获得B对象锁之后等待1s去尝试获得A对象锁，这时线程2是持有B对象锁的；就在它们彼此想获得对方的锁的时候，死锁发生了，并且一直持续下去。

如何避免死锁

上面提到只有这四个条件都发生时才会出现死锁，那么意思就是说，只要我们破坏其中一个，就可以成功预防死锁的发生。

• 破坏互斥：只有一把锁，这是形成死锁的最关键的原因。显然，如果我们能在两个线程跑之前，能给每个线程单独拷贝一份钥匙的副本，就能有效的避免死锁了。
• 占用且等待：一次性申请所有的资源，这样就不存在等待了。
  例如线程1一次性拿到A和B两个锁，线程2在获取锁的时候需要等待线程1释放锁，这样就避免了多线程互相占用等待的情况。
• 不可抢占：占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。
  在上面的死锁代码中，我们使用了synchronized关键字，它是不能主动释放资源的，会造成线程一直阻塞，JUC提供了Lock解决这个问题。
  显式使用Lock类中的定时tryLock功能来代替内置锁机制，可以检测死锁和从死锁中恢复过来。显式锁可以指定一个超时时限（Timeout），在等待超过该时间后tryLock就会返回一个失败信息，释放其拥有的资源，其他线程可以获取此资源避免死锁。
• 循环等待：如果一个线程需要一些锁，那么它必须按照确定的顺序获取锁。只有先获得了从顺序上排在前面的锁之后，才能获取后面的锁。
  破坏循环条件很简单，只要线程之间不要出现交叉占用的情况即可，也就是说在在代码中尽量避免线程1保持A请求B，线程2保持B请求A，尽可能使他们请求的顺序一致，比如线程1请求的顺序是A、B，线程2请求的顺序也是A、B，这样自然就避免了循环等待的情况发生。

总结

死锁是一个比较头疼的问题，但是只要我们的代码规范，可以避免大多数情况下的死锁。还有避免死锁的经典算法是银行家算法，这里就不扩开介绍了。

在很多情况下，尤其是多线程编程中，我们要注意线程之间的资源是否存在互相竞争的情况，如果有，要及时规避死锁的风险。

死锁很多时候会发生在数据库操作中，例如长事务、并发条件下的共享锁升级等都会造成数据库死锁，后面有时间会专门针对数据库死锁讲一讲。