3.8 什么是线程死锁?如何避免死锁?

1. 认识线程死锁

线程死锁描述的是这样⼀种情况：多个线程同时被阻塞，它们中的⼀个或者全部都在等待某个资
源被释放。由于线程被⽆限期地阻塞，因此程序不可能正常终⽌。
如下图所示，线程 A 持有资源 2，线程 B 持有资源 1，他们同时都想申请对⽅的资源，所以这两个线程就会互相等待⽽进⼊死锁状态。

下⾯通过⼀个例⼦来说明线程死锁,代码模拟了上图的死锁的情况（代码来源于《并发编程之美》）：

public class DeadLockDemo {
    private static Object resource1 = new Object(); //资源 1
    private static Object resource2 = new Object(); //资源 2
    public static void main(String[] args) {
            new Thread(() - > {
                        synchronized(resource1) {
                            System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                            try {
                                Thread.sleep(1000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                            System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get
                                resource2 ");
                                synchronized(resource2) {
                                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get
                                        resource2 ");
                                    }
                                }
                            }, "线程 1").start();
                        new Thread(() - > {
                                synchronized(resource2) {
                                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                                    try {
                                        Thread.sleep(1000);
                                    } catch (InterruptedException e) {
                                        e.printStackTrace();
                                    }
                                    System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get
                                        resource1 ");
                                        synchronized(resource1) {
                                            System.out.println(Thread.currentThread() + "get
                                                resource1 ");
                                            }
                                        }
                                    }, "线程 2").start();
                            }
                        }

输出：

Thread[线程 1,5,main]get resource1
Thread[线程 2,5,main]get resource2
Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 2,5,main]waiting get resource1

线程 A 通过synchronized(resource1)获得 resource1 的监视器锁，然后通过Thread.sleep(1000)让线程 A 休眠 1s 为的是让线程 B 得到执⾏然后获取到 resource2 的监视器锁。线程 A 和线程 B 休眠结束了都开始企图请求获取对⽅的资源，然后这两个线程就会陷⼊互相等待的状态，这也就产⽣了死锁。上⾯的例⼦符合产⽣死锁的四个必要条件。

学过操作系统的朋友都知道产⽣死锁必须具备以下四个条件：

1. 互斥条件：该资源任意⼀个时刻只由⼀个线程占⽤。
2. 请求与保持条件：⼀个进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3. 不剥夺条件:线程已获得的资源在末使⽤完之前不能被其他线程强⾏剥夺，只有⾃⼰使⽤完毕后才释放资源。
4. 循环等待条件:若⼲进程之间形成⼀种头尾相接的循环等待资源关系。

2. 如何避免线程死锁?

我上⾯说了产⽣死锁的四个必要条件，为了避免死锁，我们只要破坏产⽣死锁的四个条件中的其中⼀个就可以了。现在我们来挨个分析⼀下：

1. 破坏互斥条件：这个条件我们没有办法破坏，因为我们⽤锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。
2. 破坏请求与保持条件：⼀次性申请所有的资源。
3. 破坏不剥夺条件：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。
4. 破坏循环等待条件：靠按序申请资源来预防。按某⼀顺序申请资源，释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。

我们对线程 2 的代码修改成下⾯这样就不会产⽣死锁了。

new Thread(() - > {
            synchronized(resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get
                    resource2 ");
                    synchronized(resource2) {
                        System.out.println(Thread.currentThread() + "get
                            resource2 ");
                        }
                    }
                }, "线程 2").start();

输出：

Thread[线程 1,5,main]get resource1
Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 1,5,main]get resource2
Thread[线程 2,5,main]get resource1
Thread[线程 2,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 2,5,main]get resource2
Process finished with exit code 0

我们分析⼀下上⾯的代码为什么避免了死锁的发⽣?
线程 1 ⾸先获得到 resource1 的监视器锁,这时候线程 2 就获取不到了。然后线程 1 再去获取 resource2 的监视器锁，可以获取到。然后线程 1 释放了对 resource1、resource2 的监视器锁的占⽤，线程 2 获取到就可以执⾏了。这样就破坏了破坏循环等待条件，因此避免了死锁。