死锁

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一、是什么？

死锁是多线程编程中的一种状态，当两个或多个线程永久阻塞，互相等待对方释放资源时发生。此时程序无法继续执行，需要外部干预才能恢复。

二、产生死锁的条件（什么情况下会产生？）

死锁需同时满足以下四个必要条件：

1. 互斥：资源一次只能被一个线程占用（如 synchronized 锁）。
2. 占有并等待：线程持有资源的同时，请求其他线程占有的资源。
3. 不可剥夺：资源只能由持有者主动释放，不能被强制抢占。
4. 循环等待：线程间形成环形等待链（如线程A等B的资源，线程B等A的资源）。

三、如何解决死锁

1. 预防策略（破坏必要条件）：

   • 破坏互斥：使用无锁数据结构（如 ConcurrentHashMap）。
   • 破坏占有并等待：一次性申请所有所需资源（通过统一加锁）。
   • 破坏不可剥夺：设定超时机制（如 Lock.tryLock(timeout)）。
   • 破坏循环等待：按固定顺序获取资源（如统一按资源ID从小到大加锁）。

2. 检测与恢复：

   • 死锁检测：通过监控线程状态和资源依赖图识别死锁（JDK工具：jstack 或 ThreadMXBean.findDeadlockedThreads()）。
   • 强制恢复：终止部分线程或回滚操作（需设计事务机制）。

3. 避免策略：

   • 银行家算法：分配资源前预判安全性（实际开发较少用）。
   • 使用高层工具：
     • JDK 5+ 的 java.util.concurrent 包（如 Semaphore, CountDownLatch）。
     • JDK 8+ 的 CompletableFuture 异步编程（减少显式锁竞争）。

四、应用场景

1. 数据库事务中的多表更新。
2. 多线程资源竞争（如转账：线程A锁账户1等账户2，线程B锁账户2等账户1）。
3. 分布式系统中的跨服务资源协调。

五、Java示例

// 死锁示例
public class DeadlockDemo {
    static final Object lock1 = new Object();
    static final Object lock2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                try { Thread.sleep(100); } 
                catch (InterruptedException e) {}
                synchronized (lock2) {} // 等待lock2
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (lock2) {
                synchronized (lock1) {} // 等待lock1
            }
        }).start();
    }
}

// 解决方案：按固定顺序加锁
public class FixedOrderLock {
    static final Object lock1 = new Object();
    static final Object lock2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        // 所有线程统一先锁lock1，再锁lock2
        new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                synchronized (lock2) {} // 安全
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                synchronized (lock2) {} // 安全
            }
        }).start();
    }
}

六、重要注意事项

1. 避免嵌套锁：尽量减少锁的嵌套层级。
2. 锁超时机制：使用 ReentrantLock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS) 替代 synchronized。
3. 代码审查：定期用 jstack 或可视化工具（如JConsole）检测死锁。
4. 线程池管理：合理设置线程数量，避免资源过度竞争。

七、总结

死锁由互斥、占有等待、不可剥夺和循环等待四个条件共同触发。解决方案包括破坏必要条件、使用超时锁、按顺序加锁、以及采用JDK5+的高并发工具。关键是通过设计规避资源竞争环路，并利用现代并发API降低风险。