关于线程死锁问题

Posted 2021-05-01 我是攻城师

前言

死锁是多线程编程里面非常常见的一个问题，作为一个中高级开发者是必须掌握的内容，今天我们来学习一下死锁相关的知识。

什么是死锁

死锁指的是两个线程都需要获得锁，但是它们之间又成环引用，从而造成程序无限等待永远不会终止。

看下面一个demo示例：

 
   
   
 

  
    
    
  
    public  void m1()throws Exception{
  
    
    
  

  
    
    
  
        //lock1
  
    
    
  
        synchronized (String.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
            //lock2
  
    
    
  
            synchronized (Integer.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
            }
  
    
    
  

  
    
    
  
        }
  
    
    
  

  
    
    
  

  
    
    
  
    }
  
    
    
  

  
    
    
  
    public  void m2()throws Exception{
  
    
    
  

  
    
    
  
        //lock1
  
    
    
  
        synchronized (Integer.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
            //lock2
  
    
    
  
            synchronized (String.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
            }
  
    
    
  

  
    
    
  
        }
  
    
    
  

  
    
    
  

  
    
    
  
    }
 
   
   
 

上面的示例中，有两个方法分别是m1和m2，假设这里有两个线程分别同时调用了m1和m2，那么这里就会有非常大的概率形成死锁，我们来简单推导一下它是如何发生的：

线程A调用了m1方法，拿到了String类的监视器，并进入了lock1的同步块，同时线程B调用了m2方法，拿到了Integer类的监视器，也进入了lock1的同步块，接下来线程A要进入lock2的同步块，但是它进不去因为synchronized方法只能有一个线程进入临界区，必须等待线程B释放了Integer监视器的锁，线程A才能继续执行，但线程B恰恰也需要线程A释放了String监视器才能释放Integer的锁，这样以来他们就形成了环路，谁都在等待对方释放锁，这样以来他们永远就会处于BLOCK状态，从而造成了死锁的问题。

这里有一个实际开发中典型的案例，在银行转账时候，比如有两个人A和B，A要转账给B，那么首先给A加锁，保证同一时候对A的操作永远只有一个人，然后调用A的扣款方法，接着要对B加锁，保证同一时候只有一个人操作B的账户，接着调用B的存款方法，看起很完美，但是如果同时B也对A转账，那么就可能形成死锁。

如何发现死锁

当程序发生死锁的时候，程序还处于运行状态，只不过线程被阻塞，可能应用程序会被卡住，这时候我们就需要通过一些手段来发现，常用的方法有：

（1）在win上打开cmd命令，输入jconsole，visualvm，jmc三者任意一个命令，都能打开相关的界面工具，在线程面板中我们可以非常轻而易举的找到死锁，如果找不到可以使用工具提供的死锁检测按钮来分析。

（2）在linux上也有一些方法，不管使用哪种方法，我们需要首先知道程序的进程id，这个可以执行jps -lvm命令来找到：

方法一使用kill -3 java_pid 这个命令并不会杀死Java程序而仅仅在终端到以标准输出流的方式，到处线程的dump信息。

方法二使用jdk自带的jstack命令，执行jstack java_pid 导出线程的dump信息之后，可以找到程序是否有死锁

如何避免死锁

关于避免死锁，这里有几个重要的实践经验：

（1）死锁的根源在于有多个同步锁存在，那么最好的解决方法就是没有锁的出现，就不会有死锁的问题或者使用Java并发包里面无锁的数据结构，如ConcurrentLinkedQueue，volatile，atom变量等，从而避免从根源上死锁问题。

（2）如果真的不能避免同步，必须使用锁，那么这里有一个重要的方法，就是保证两个线程锁的顺序是一致的，这样就不会出现死锁，比如第一个例子，如果改造成下面的代码就可以避免死锁：

 
   
   
 

  
    
    
  
// method1
  
    
    
  

  
    
    
  
m1 {
  
    
    
  

  
    
    
  
// lock1
  
    
    
  
sync(String.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
//lock2
  
    
    
  
sync(Integer.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
}
  
    
    
  

  
    
    
  
}
  
    
    
  

  
    
    
  
}
  
    
    
  

  
    
    
  
// method2
  
    
    
  

  
    
    
  
m2 {
  
    
    
  

  
    
    
  
// lock1
  
    
    
  
sync(String.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
//lock2
  
    
    
  
sync(Integer.class){
  
    
    
  

  
    
    
  
}
  
    
    
  

  
    
    
  
}
  
    
    
  

  
    
    
  
}
 
   
   
 

知道这个规则之后，如银行的转账的例子，只需要根据账户的id排序，形成一个固定的顺序的嵌套锁，那么就可避免死锁的问题。

（3）如果仍然无法保证复杂的程序是否会有死锁的问题，那么我可以使用jdk5之后新的并发包里面的超时锁，这个不是避免问题， 但是可以减少死锁发生后影响，如果在一段时间内没有响应，就会超时自动释放自己持有的锁，从而在一定程度上减少死锁对应用的影响。

总结

本文主要介绍了Java里面关于线程死锁的问题，首先介绍了什么是死锁，然后讲了如何发现死锁，最后我们总结了如何避免死锁，这些内容对一个高级的开发者来说是必不可少的基本知识，掌握了这些将更加有助于编写具有更多鲁棒性的多线程程序。文中死锁的完整例子，已经上传到我的github上，这个项目包含了很多的Java相关的典型问题示例，感兴趣的朋友可以学习和了解一下。

https://github.com/qindongliang/Java-Note