并发王者课 - 黄金 1：两败俱伤 - 互不相让的线程如何导致了死锁僵局

欢迎来到《并发王者课》，本文是该系列文章中的第 11 篇。

在本篇文章中，我将为你介绍多线程中的经典问题-死锁，以及死锁的产生原因、处理和方式预防措施。

一、死锁的产生

观察下面这幅图，线程 1 持有了 A，但它需要 B；而线程 2 持有了 B，但是它需要 A。

你看，问题就来了，A、B 都在等待对方已经持有的资源，并且都不释放，这就让事情陷入了僵局，也就是产生了死锁。

在并发编程中，死锁表示的是一种状态。在这种状态下，各方都在等待另一方释放所持有的资源，但是它们之间又缺乏必要的通信机制，导致彼此存在环路依赖而永远地等待下去。

死锁不仅存在于 Java 程序中，在诸如数据库等其他中间件及分布式架构中都会存在。在数据的设计中，会考虑到死锁的监测和恢复。当数据库中发生死锁时，将选择一个牺牲者并放弃对应的事务，同时释放锁定的资源。在它的竞争者执行结束后，应用程序可以重新运行这个事务，因为它的竞争者此前已经完成事务。

然而，在 JVM 中，处理死锁并没有数据库中那么优雅。当一组线程发生死锁时，“游戏”将到此结束，这些线程将不能再使用，而这可能会直接导致应用程序崩溃、性能降低或者部分功能停止。

所以，和其他并发问题一样，死锁是危险的，死锁造成的影响会立即表现出来，而如果在高负载情况下，这将是一场灾难。

二、死锁产生的必要条件

从第一小节的图示中，我们可以看到死锁产生的一些必要条件：

1. 互斥：一个资源每次只能被一个线程使用。比如，上图中的 A 和 B 同时只能被线程 1 和线程 2 其中一个使用；

2. 请求与保持条件：一个线程在请求其他资源被阻塞时，对已经持有的资源保持不释放。比如，上图中的线程 1 在请求 B 时，并不会释放 A；

3. 不剥夺条件：对于线程已经获得的资源，在它主动释放前，不可以主动剥夺。比如，上图中线程 1 和线程 2 已经获得的资源，除非自己释放，否则不可以被强制剥夺；

4. 循环等待条件：多个线程之间形成环状等待。上图中的线程 1 和线程 2 所形成的就是循环等待。

三、模拟并体验死锁

在了解什么是死锁及其产生的条件后，我们根据上图中的死锁情景，通过一段代码来模拟体验死锁的发生。

根据上图所示，定义哪吒线程，在运行时将持有 A 并请求 B：

private static class NeZha implements Runnable {  public void run() {    synchronized(lockA) {      System.out.println("哪吒: 持有A!");
      try {        Thread.sleep(10);      } catch (InterruptedException ignored) {}      System.out.println("哪吒: 等待B...");
      synchronized(lockB) {        System.out.println("哪吒: 已经同时持有A和B...");      }    }  }}

定义兰陵王线程，在运行时持有 B 并请求 A：

private static class LanLingWang implements Runnable {  public void run() {    synchronized(lockB) {      System.out.println("兰陵王: 持有B!");
      try {        Thread.sleep(10);      } catch (InterruptedException ignored) {}      System.out.println("兰陵王: 等待A...");
      synchronized(lockA) {        System.out.println("兰陵王: 已经同时持有A和B...");      }    }  }}

启动两个线程：

public class DeadLockDemo {    public static final Object lockA = new Object();    public static final Object lockB = new Object();
    public static void main(String args[]) {        Thread thread1 = new Thread(new NeZha());        Thread thread2 = new Thread(new LanLingWang());        thread1.start();        thread2.start();    }}

两个线程的输出结果如下：

哪吒: 持有A!兰陵王: 持有B!哪吒: 等待B...兰陵王: 等待A...

从结果中可以看到，哪吒和兰陵王分别持有了 A 和 B，但他们又相互请求对方持有的资源，最终导致死锁，两个线程进入了无限地等待。

四、死锁的处理

1. 忽略死锁

忽略死锁是一种鸵鸟政策，它假设永远不会发生死锁。这种策略适用于死锁发生概率较低且影响可容忍的场景，如果死锁被证明永远不会发生也可以采用这种策略。

2. 检测

在这种策略下，死锁是允许发生的。如果系统检测到死锁，也会对其进行纠正，比如跟踪线程状态和资源分配。在死锁时，可以通过一些方法进行纠正：

• 线程终止：选择其中一个或多个线程进行终止，释放资源，打破死锁状态；

• 资源抢占：重新分配各线程已经抢占的资源，直到打破死锁。

3. 预防

对待死锁问题，预防是关键。本文第二小节已经列举死锁产生的一些必要条件，所以如果要预防死锁，只要打破其中任一条件即可，Java 中具体的死锁预发方式我们会在后面的文章中介绍。

小结

以上就是关于死锁的全部内容。在本文中，我们介绍了什么是死锁，以及死锁产生的必要条件和应对策略。对待开发中的死锁问题，既要保持敬畏之心，也不必闻之色变，审慎分析死锁的可能并设计合理策略可以有效预防死锁。

正文到此结束，恭喜你又上了一颗星✨

夫子的试炼

• 运行本文的示例代码，尝试找到破解其死锁的方法。

延伸阅读与参考资料

• 死锁
  

• 《Java Concurrency in Practice》

• 死锁预防算法
  

• 《并发王者课》大纲与更新进度总览
  

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