在并發(fā)環(huán)境中，我們?yōu)榱吮ＷC共享可變數(shù)據(jù)的線程安全性，需要使用加鎖機制，如果鎖使用不當可能會引起死鎖，線程饑餓等問題。

在JAVA應(yīng)用程序中如果發(fā)生死鎖，程序是無法自動恢復的，嚴重會造成程序崩潰，所以開發(fā)中在設(shè)計階段就要規(guī)避死鎖發(fā)生的情況。

什么是死鎖

死鎖：每個線程擁有其他線程需要的資源，同時又等待其他線程擁有的資源，并且每個線程在獲得所需要的資源前都不會放棄已經(jīng)擁有的資源。

程序死鎖發(fā)生的場景：

1）交叉鎖導致死鎖

在線程A持有鎖L并想獲取鎖R的同時，線程B持有鎖R并嘗試獲得鎖L，那么這兩個線程將永遠的阻塞下去。交叉鎖的發(fā)生一般是因為線程以不同的順序獲取鎖。

2）資源死鎖

內(nèi)存不足或者我們在程序中使用了線程池和信號量對資源進行限制時，兩個線程互相等待彼此釋放資源而進入永久阻塞。

3）死循環(huán)死鎖

程序由于代碼缺陷或者重試機制而使代碼陷入死循環(huán)，造成了內(nèi)存和cpu的大量消耗而使線程進入阻塞。

當Java程序發(fā)生死鎖時，阻塞的線程將永遠不能使用了，而且可能造成程序停止或者使CPU飆高使程序性能很差。恢復程序的唯一方式就是重啟應(yīng)用。

死鎖的發(fā)生大多數(shù)是偶然情況，并不代表一個類發(fā)生死鎖，它就一直死鎖，這也是死鎖難以排查的原因。

通過死鎖發(fā)生的場景我們可以總結(jié)出死鎖發(fā)生的條件：

互斥：即鎖具有排他性，只有一個線程能夠獲取鎖；
占有且等待：線程獲取到鎖時，如果需要的資源沒有獲取到將一直阻塞等待需要的資源；
不可搶占：獲取鎖的線程持有的資源不能被其他線程搶占；
循環(huán)等待：陷入死鎖等待的線程一定是形成了一個循環(huán)等待環(huán)路。

死鎖的檢測

如果一個程序一次最多獲得一個鎖，那么就不會發(fā)生死鎖問題，但是開發(fā)中經(jīng)常出現(xiàn)程序需要獲取多個鎖的場景，那么這個時候就必須考慮鎖的順序問題。

如果所有的線程以固定的順序獲取鎖也是不會出現(xiàn)死鎖問題的，當線程試圖以不同的順序來獲取鎖時，死鎖將會發(fā)生。

下面的示例將會發(fā)生死鎖：

public class DeadlockTest {
    //創(chuàng)建兩個鎖對象
    private final Object leftMonitor = new Object();
    private final Object rightMonitor = new Object();
    /**
     * 持有L鎖想要獲取R鎖
     */
    @SneakyThrows
    public void leftForRight() {
        synchronized (leftMonitor){
            //休眠一下，給R加鎖的機會
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            synchronized (rightMonitor){
                System.out.println("leftForRight獲取到鎖");
            }
        }
    }

    /**
     * 持有R鎖獲取L鎖
     */
    public void rightForLeft() {
        synchronized (rightMonitor){
            synchronized (leftMonitor){
                System.out.println("rightForLeft獲取到鎖");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadlockTest deadlockTest = new DeadlockTest();
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
        executor.execute(()->{
            deadlockTest.leftForRight();
        });
        executor.execute(()->{
            deadlockTest.rightForLeft();
        });
        executor.shutdown();

    }

}

我們可以通過JDK提供的jstack或者jconsole工具查看死鎖信息。

jstack -l pid查看堆棧信息：

或者jconsole連接到進程上：

通過堆棧信息能夠很直接看到死鎖信息。

linux環(huán)境下dump出堆棧信息的方法我們后續(xù)再聊。

死鎖的避免

我們可以通過打破死鎖發(fā)生的條件來避免死鎖。

程序中的業(yè)務(wù)要求我們必須使用獨占鎖而不能使用共享鎖，那我們就不能打破鎖的互斥性。

破壞占有且等待：一次性申請所有資源；

破壞不可搶占：使用顯示鎖Lock中的tryLock功能來代替內(nèi)置鎖synchronized，可以檢測死鎖和從死鎖中恢復過來。使用內(nèi)置鎖的線程獲取不到鎖會被阻塞，而顯式鎖可以指定一個超時時限（Timeout），在等待設(shè)置的時間后tryLock就會返回一個失敗信息，也會釋放其擁有的資源。

破壞循環(huán)等待：使線程按照固定的順序獲取鎖，在設(shè)計中我們應(yīng)盡量減少鎖的交互數(shù)量，提前設(shè)計好鎖的順序并嚴格遵守。