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如何解決Java多線程死鎖問題

更新時(shí)間：2021年05月13日 09:32:23 作者：Putarmor

死鎖是一個(gè)很嚴(yán)重的、必須要引起重視的問題，本文主要介紹了死鎖的定義，解決方法和面試會(huì)遇到的問題，感興趣的可以了解一下

死鎖問題

死鎖定義

多線程編程中，因?yàn)閾屨假Y源造成了線程無限等待的情況，此情況稱為死鎖。

死鎖舉例

注意：線程和鎖的關(guān)系是：一個(gè)線程可以擁有多把鎖，一個(gè)鎖只能被一個(gè)線程擁有。

當(dāng)兩個(gè)線程分別擁有一把各自的鎖之后，又嘗試去獲取對(duì)方的鎖，這樣就會(huì)導(dǎo)致死鎖情況的發(fā)生，具體先看下面代碼：

/**
 * 線程死鎖問題
 */
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建兩個(gè)鎖對(duì)象
        Object lock1 = new Object();
        Object lock2 = new Object();

        //創(chuàng)建子線程
        /*
        線程1：①先獲得鎖1 ②休眠1s，讓線程2獲得鎖2 ③線程1嘗試獲取鎖2 線程2同理
         */
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //線程1業(yè)務(wù)邏輯
                synchronized(lock1){
                    System.out.println("線程1得到了鎖子1");
                    try {
                        //休眠1s，讓線程2先得到鎖2
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("線程1嘗試獲取鎖2...");
                    synchronized(lock2){
                        System.out.println("線程1獲得了鎖2!");
                    }
                }
            }
        },"線程1");


        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //線程2業(yè)務(wù)邏輯
                synchronized(lock2){
                    System.out.println("線程2得到了鎖子2");
                    try {
                //休眠1s，讓線程1先得到鎖1；因?yàn)榫€程是并發(fā)執(zhí)行我們不知道誰先執(zhí)行
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("線程2嘗試獲取鎖1...");
                    synchronized(lock1){
                        System.out.println("線程2獲得了鎖1");
                    }
                }
            }
        },"線程2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

在這里插入圖片描述

可以看出，線程1嘗試獲取了鎖2，線程2嘗試獲取了鎖1，但是二者并沒有獲取到對(duì)方的鎖；這就發(fā)生了所謂的“死鎖”！

如何排查死鎖

想要排查死鎖具體細(xì)節(jié)，可以通過三個(gè)工具（位于jdk安裝路徑bin目錄）去排查，現(xiàn)在就給大家介紹一下：

1.jconsole

在這里插入圖片描述

可以看出，線程1和線程2發(fā)生了死鎖，死鎖發(fā)生的位置一目了然

2.jvisualvm

在這里插入圖片描述

可以看出，發(fā)生了死鎖，線程1和線程2嘗試獲取的鎖是對(duì)方的鎖。

3.jmc

在這里插入圖片描述

可以看出，同樣檢測出了死鎖情況
無論是用哪個(gè)工具排查死鎖情況都是OK的。

死鎖發(fā)生的條件

1.互斥條件（一個(gè)鎖只能被一個(gè)線程占有，當(dāng)一個(gè)鎖被一個(gè)線程持有之后，不能再被其他線程持有）；
2.請(qǐng)求擁有（一個(gè)線程擁有一把鎖之后，又去嘗試請(qǐng)求擁有另外一把鎖）；可以解決
3.不可剝奪（一個(gè)鎖被一個(gè)線程占有之后，如果該線程沒有釋放鎖，其他線程不能強(qiáng)制獲得該鎖）；
4.環(huán)路等待條件（多線程獲取鎖時(shí)形成了一個(gè)環(huán)形鏈）可以解決

怎么解決死鎖問題？

環(huán)路等待條件相對(duì)于請(qǐng)求擁有更容易實(shí)現(xiàn)，那么通過破壞環(huán)路等待條件解決死鎖問題
破壞環(huán)路等待條件示意圖：

在這里插入圖片描述

針對(duì)于上面死鎖舉例中代碼，解決死鎖，具體看下面代碼：

/**
 * 線程死鎖問題
 */
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建兩個(gè)鎖對(duì)象
        Object lock1 = new Object();
        Object lock2 = new Object();

        //創(chuàng)建子線程
        /*
        線程1：①先獲得鎖1 ②休眠1s，讓線程2獲得鎖2 ③線程1嘗試獲取鎖2 線程2同理
         */
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //線程1業(yè)務(wù)邏輯
                synchronized(lock1){
                    System.out.println("線程1得到了鎖子1");
                    try {
                        //休眠1s，讓線程2先得到鎖2
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("線程1嘗試獲取鎖2...");
                    synchronized(lock2){
                        System.out.println("線程1獲得了鎖2!");
                    }
                }
            }
        },"線程1");


        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //線程2業(yè)務(wù)邏輯
                synchronized(lock2){
                    System.out.println("線程2得到了鎖子2");
                    try {
                //休眠1s，讓線程1先得到鎖1；因?yàn)榫€程是并發(fā)執(zhí)行我們不知道誰先執(zhí)行
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("線程2嘗試獲取鎖1...");
                    synchronized(lock1){
                        System.out.println("線程2獲得了鎖1");
                    }
                }
            }
        },"線程2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

在這里插入圖片描述

可以看出，通過破壞環(huán)路等待條件完美解決了死鎖問題

線程通訊機(jī)制（wait/notify/notifyAll）

定義

線程通訊機(jī)制：一個(gè)線程的動(dòng)作可以讓另外一個(gè)線程感知到，這就是線程通訊機(jī)制。
wait()：讓當(dāng)前線程進(jìn)入休眠等待狀態(tài)；
notify()：喚醒當(dāng)前對(duì)象上的休眠等待線程；
notifyAll()：喚醒當(dāng)前對(duì)象上的所有休眠等待線程。

相關(guān)面試重點(diǎn)

面試問題：
1.wait()使用時(shí)為什么需要加鎖？
因?yàn)閣ait()必須在同步方法或者同步塊中使用，也就是說wait()需要配合加鎖一起使用（比如synchronized或Lock），調(diào)用對(duì)象調(diào)用wait()如果沒有適當(dāng)?shù)逆i，就會(huì)引發(fā)異常，因此說wait()使用時(shí)需要加鎖。
2.wait()使用為什么要釋放鎖？
wait()是Objetc類中一個(gè)實(shí)例方法，默認(rèn)是不傳任何值的，不傳值的時(shí)候表示讓當(dāng)前線程處于永久休眠等待狀態(tài)，這樣會(huì)造成一個(gè)鎖被一個(gè)線程長時(shí)間一直擁有，為了避免這種問題的發(fā)生，使用wait()后必須釋放鎖。

wait()/notify()/notifyAll()使用時(shí)注意事項(xiàng)：
使用這三個(gè)方法時(shí)都必須進(jìn)行加鎖；
2.加鎖的對(duì)象和調(diào)用wait()/notify()/notifyAll()對(duì)象必須是同一個(gè)對(duì)象；
3.一組wait()/notify()/notifyAll()必須是同一個(gè)對(duì)象；
4.notify()只能喚醒當(dāng)前對(duì)象上的一個(gè)休眠等到線程；而notifyAll()可以喚醒當(dāng)前對(duì)象上的所有休眠等待線程。

sleep(0)和wait(0)的區(qū)別：
1.sleep()是Thread類中一個(gè)靜態(tài)方法，wait()是Object類中一個(gè)普通的成員方法；
2.sleep(0)會(huì)立即觸發(fā)一次CPU的搶占執(zhí)行，wait(0)會(huì)讓當(dāng)前線程無限休眠等待下去。

wait()和sleep()的區(qū)別：
相同點(diǎn)：
1.都會(huì)讓當(dāng)前線程進(jìn)行休眠等待；
2.使用二者時(shí)都需處理InterruptedException異常（try/catch）。
不同點(diǎn)：
1.wait()是Object中普通成員方法，sleep是Thread中靜態(tài)方法；
2.wait()使用可以不穿參數(shù)，sleep()必須傳入一個(gè)大于等于0的參數(shù)；
3.wait()使用時(shí)必須配合加鎖一起使用，sleep()使用時(shí)不需要加鎖；
4.wait()使用時(shí)需要釋放鎖，如果sleep()加鎖后不會(huì)釋放鎖；
5.wait()會(huì)讓當(dāng)前線程進(jìn)入WAITING狀態(tài)（默認(rèn)沒有明確的等待時(shí)間，當(dāng)被別的線程喚醒或者wait()傳參后超過等待時(shí)間量自己喚醒，將進(jìn)入就緒狀態(tài)），sleep()會(huì)讓當(dāng)前線程進(jìn)入TIMED_WAITING狀態(tài)（有明確的結(jié)束等待時(shí)間，但是這是死等的方式，休眠結(jié)束后進(jìn)入就緒狀態(tài)）。

*為什么wait()處于Object中而不是Thread中？（有點(diǎn)繞我有點(diǎn)懵了…）
wait()的調(diào)用必須進(jìn)行加鎖和釋放鎖操作，而鎖是屬于對(duì)象級(jí)別非線程級(jí)別，也就是說鎖針對(duì)于對(duì)象進(jìn)行操作而不是線程；而線程和鎖是一對(duì)多的關(guān)系，一個(gè)線程可以擁有多把鎖，而一個(gè)線程只能被一個(gè)線程擁有，為了靈活操作，就將wait()放在Object中。

LockSupport

LockSupport是對(duì)wait()的升級(jí)，無需加鎖也無需釋放鎖；

LockSupport.park()讓線程休眠，和wait()一樣會(huì)讓線程進(jìn)入WAITING狀態(tài)；LockSupport.unpark()喚醒線程，可以喚醒對(duì)象上指定的休眠等待線程；（優(yōu)勢）

LockSupport與wait()區(qū)別

wait()與LockSupport的區(qū)別：

相同點(diǎn)：
1.二者都可以讓線程進(jìn)入休眠等待狀態(tài)；
2.二者都可以傳參或者不傳參，讓線程都會(huì)進(jìn)入到WAITING狀態(tài)。
不同點(diǎn)：
1.wait()需要配合加鎖一起使用，LockSupport無需加鎖；
2.wait()只能喚醒對(duì)象的隨機(jī)休眠線程和全部線程，LockSupport可以喚醒對(duì)象的指定休眠線程。

到此這篇關(guān)于如何解決Java多線程死鎖問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java多線程死鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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