线程死锁

• 1. 什么是线程死锁
• 2. 死锁产生的原因
• 3. 如何避免线程死锁。

1. 什么是线程死锁

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中，因争夺资源而造成的互相等待的现象，在无外力作用的情况下，这些线程会一直相互等待而无法继续运行下去，如下图所示

在上图中，线程 A 已经持有了资源 2，它同时还想申请资源 1，线程 B 已经持有了资源 1，它同时还想申请资源 2，所以线程 1 和线程 2 就因为相互等待对方已经持有的资源，而进入了死锁状态。

2. 死锁产生的原因

那么为什么会产生死锁呢？ 主要是由以下四个因素造成的：

• 互斥条件：指线程对以获取到的资源进行排他性使用，即该资源同时只由一个线程占用。如果此时还有其他线程请求获取该资源，则请求者只能只能等待，直到占有资源的线程释放该资源。
• 不可被剥夺条件：指线程获取到的资源在自己使用完之前不能被其他线程抢占，只有在自己使用完毕后才由自己释放该资源。
• 请求并持有条件：值一个线程已经持有了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而新资源已被其他线程占有，所以当前线程会被阻塞，但阻塞的同时并不释放自己已经获取的资源。
• 环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个(线程 — 资源)的环形链，即线程集合 {T0，T1，T2，…，Tn} 中的 T0 正在等待一个 T1 占用的资源，T1正在等待 T2 占用的资源，······Tn 正在等待已被 T0 占用的资源。

下面用一个例子来说明线程死锁：

public class ThreadDemo_线程死锁 {    public static void main(String[] args) { Object lockA = new Object(); Object lockB = new Object(); Thread t1 = new Thread(new Runnable() {     @Override     public void run() {  synchronized (lockA) {      System.out.println("线程1 获得锁A");      try {   Thread.sleep(1000);      } catch (InterruptedException e) {   e.printStackTrace();      }      System.out.println("线程1 等待锁B");      synchronized (lockB) {   System.out.println("线程1 获得锁B");      }  }     } }); t1.start(); Thread t2 = new Thread(new Runnable() {     @Override     public void run() {  synchronized (lockB) {      System.out.println("线程2 获得锁B");      try {   Thread.sleep(1000);      } catch (InterruptedException e) {   e.printStackTrace();      }      System.out.println("线程2 等待锁A");      synchronized (lockA) {   System.out.println("线程2 获得锁A");      }  }     } }); t2.start();    }}

通过C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\bin下的 VisualVM 就可以观察到我们启动的线程检测到了死锁，导致无法继续运行也无法结束进程，进入死锁状态。

输出如下结果：

分析代码结果：Thread-0 是线程1 ，Thread-1 是线程 2，代码首先创建了两个资源，并创建了两个线程。从结果输出可以看出，线程调度器先调度了线程 1，也就是把 CPU 资源分配给了线程 A，线程 A 使用 synchronized(lockA) 方法获得到了 lockA 的监视器锁，然后调用 sleep 函数休眠 1s，休眠 1s 是为了保证线程 1 在获取 lockB 对应的锁前让 线程 2 抢占到 CPU，获取到资源 lockB 对象的监视器锁资源，然后调用 sleep 函数休眠 1s。

好了，到了这里线程 1 获取到了 lockA 资源，线程 2 获取到了 lockB 资源。线程 1 休眠结束后会企图获取 lockB 资源，而 lockB 资源被线程 2 所持有，所以线程 1 会阻塞而等待。而同时线程 2 休眠结束后会企图获取 lockA 资源，而 lockA 资源已经被线程 1 所持有，**所以线程 1 和线程 2 就陷入了相互等待的状态，也就产生了死锁。**下面谈谈本例是如何满足死锁的四个条件的。

首先，lockA 和 lockB 都是互斥资源，当线程 1 调用了 synchronized(lockA) 方法获得到 lockA 上的监视器并释放前，线程 2 再调用 synchronized(lockA) 方法尝试获取该资源会被阻塞，只有线程 1 主动释放该锁，线程 2 才能获得，这满足了资源互斥条件。

线程 1 首先通过 synchronized(lockA) 方法获取到 lockA 上的监视器锁资源，然后通过 synchronized(lockB) 方法等待获取 lockB 上的监视器锁资源，这就构成了请求并持有条件。

线程 1 在获取 lockA 上的监视器锁资源后，该线程不会被线程 2 掠夺走，只有线程 1 自己主动释放 lockA 资源时，他才会放弃对该资源的持有权，这构成了资源不可剥夺条件。

线程 1 持有 lockA 资源并等待获取 lockB 资源，而线程 2 只有 lockB 资源并等待获取 lockA 资源，这构成了环路等待条件。所以线程 1 和线程 2 就进入了死锁状态。

3. 如何避免线程死锁。

要想避免死锁，只需要破坏掉至少一个构造死锁的必要条件即可，而在操作系统中，互斥条件和不可剥夺条件是系统规定的，这也没办法人为更改，而且这两个条件很明显是一个标准的程序应该所具备的特性。所以目前只有请求并持有和环路等待条件是可以被破坏的。

造成死锁的原因其实和申请资源的顺序有很大关系 使用资源申请的有序性原则就可以避免死锁，那么什么是资源申请的有序性呢？我们对上面线程 2 的代码进行如下修改。

// 创建线程 2 Thread t2 = new Thread(new Runnable() {     @Override     public void run() {  synchronized (lockA) {      System.out.println("线程2 获得锁A");      try {   Thread.sleep(1000);      } catch (InterruptedException e) {   e.printStackTrace();      }      System.out.println("线程2 等待锁B");      synchronized (lockB) {   System.out.println("线程2 获得锁B");      }  }     } }); t2.start();    }

输出结果如下：

如上代码让在线程 2 中获取资源的顺序和在线程 1 中获取资源的顺序保持一致，其实资源分配有序性就是指，假如线程 1 和线程 2 都需要资源 1, 2, 3, … . , ，对资源进行排序，线程 1 和线程 2 有在获取了资源 n-1 时才能去获取资源 n。

我们可以简单分析一下为何资源的有序分配会避免死锁，比如上面的代码，假如线程1 和线程 2 同时执行到了 synchronized(lockA），只有1个线程可以获取到 lockA 上的监视器锁，假如线程 1 获取到了，那么线程 2 就会被阻塞而不会再去获取资源 B，线程 1 获取 lockA 的监视器锁后会去申请 lockB 的监视器锁资源，这时候线程 1 是可以获取到的，线程 1 获取到 lockB 资源并使用后会放弃对资源 lockB 的持有，然后再释放对 lockA 的持有，释放 lockA 后线程 2 才会被从阻塞状态变为激活状态。所以资源的有序性破坏了资源的请求并持有条件和环路等待条件，因此避免了死锁。