今天我们来聊聊Java程序中的死锁问题，看看它是怎么发生的，又该如何避免。其实，死锁是个非常棘手的问题，尤其在多线程编程中，想要在没有深入理解的情况下完全避免死锁，几乎是不可能的。
所以今天我就用一个简单的例子来为大家解开这个难题，并分享一下如何定位和修复死锁。
死锁是什么？它为什么会发生？
首先，我们要搞清楚死锁的定义。死锁通常出现在多线程环境中，它指的是两个或多个线程互相等待对方释放锁，从而导致程序停滞不前，所有相关线程永远无法继续执行。
这就像是一群小孩在玩"石头剪刀布"，大家都在等别人出手，但谁也不愿意先动。最终大家就这样站着不动。
死锁的典型特征可以总结为以下四个条件：
互斥条件：每个资源每次只能被一个线程使用。 持有和等待：一个线程持有某些资源，并且等待其他线程释放自己需要的资源。 不剥夺：已获得的资源在未使用完之前不能被强制剥夺。 循环等待：两个或多个线程形成了循环等待的关系。
这四个条件是死锁发生的必要条件。如果这些条件都满足，那么死锁就可能发生了。
一个死锁的简单示例
我们来看一个非常简单的死锁示例。这段代码包含了两个线程，每个线程都试图获取两个锁，但是获取锁的顺序正好相反，最终造成了死锁。
public class DeadLockSample extends Thread {
private String first;
private String second;
public DeadLockSample(String name, String first, String second) {
super(name);
this.first = first;
this.second = second;
}
public void run() {
synchronized (first) {
System.out.println(this.getName() + " obtained: " + first);
try {
Thread.sleep(1000L); // 模拟处理过程
synchronized (second) {
System.out.println(this.getName() + " obtained: " + second);
}
} catch (InterruptedException e) {
// Do nothing
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
String lockA = "lockA";
String lockB = "lockB";
DeadLockSample t1 = new DeadLockSample("Thread1", lockA, lockB);
DeadLockSample t2 = new DeadLockSample("Thread2", lockB, lockA);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
}
}
代码分析：
线程1先获取 lockA，然后等待获取lockB。线程2先获取 lockB，然后等待获取lockA。
这样就产生了死锁。因为线程1和线程2都在等待对方释放锁，导致程序卡在这里，永远也无法向前推进。
如何定位死锁？
死锁发生时，线程会处于BLOCKED状态。要想定位这些问题，我们常用一些工具，比如jstack或者JConsole。
使用 jstack 定位死锁
首先，你需要知道哪个进程发生了死锁。可以使用jps命令或操作系统的任务管理器找到Java进程的PID。然后，通过jstack命令来打印线程栈：
jstack <pid>
jstack会打印出当前所有线程的堆栈信息。如果发生了死锁，jstack会在输出中标明哪些线程处于死锁状态，类似下面这样的输出：
Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread1" (pid=1234, thread TID=0x00007f82a0133800, state=BLOCKED):
waiting to lock monitor 0x00007f828c0c0c00 (object 0x00007f828c0b2e30, a java.lang.String),
which is held by "Thread2"
"Thread2" (pid=1234, thread TID=0x00007f82a0135400, state=BLOCKED):
waiting to lock monitor 0x00007f828c0b0b00 (object 0x00007f828c0b2e30, a java.lang.String),
which is held by "Thread1"
JConsole图形化工具
JConsole是JDK自带的一个图形化监控工具，它可以通过JMX协议实时查看JVM状态。在死锁发生时，JConsole会自动显示死锁的线程，并且提供详细的信息，比如线程名称、占用的锁、等待的锁等。
如何修复死锁？
修复死锁的根本方法就是打破循环依赖关系。下面是几种常见的预防死锁的策略：
1. 避免锁的嵌套
尽量避免在同一线程中获取多个锁。如果必须获取多个锁，确保获取锁的顺序是一致的。比如，先获取lockA，再获取lockB，而不是反过来。
2. 使用tryLock()方法
tryLock()方法是java.util.concurrent.locks.Lock接口中的一部分，它允许线程尝试获取锁，但不会阻塞。如果获取锁失败，线程可以选择执行其他操作或者稍后再试，从而避免死锁。
Lock lockA = new ReentrantLock();
Lock lockB = new ReentrantLock();
boolean acquiredLockA = lockA.tryLock();
boolean acquiredLockB = lockB.tryLock();
if (acquiredLockA && acquiredLockB) {
try {
// 执行任务
} finally {
lockA.unlock();
lockB.unlock();
}
} else {
// 锁获取失败，执行其他操作
}
3. 设置锁的超时时间
通过设置锁的超时时间，可以避免一个线程长期等待锁。比如在使用ReentrantLock时，可以指定tryLock(long time, TimeUnit unit)，这样如果线程在指定时间内未能获取到锁，就会放弃，避免死锁的发生。
boolean acquired = lockA.tryLock(500, TimeUnit.MILLISECONDS);
4. 使用更高层次的并发工具
Java提供了多种高层次的并发工具，例如ExecutorService、CountDownLatch、Semaphore等，它们通过内部的实现避免了直接管理锁的复杂性，从而减少了死锁的风险。
死锁是多线程编程中的一个常见问题，但我们只要理解死锁发生的条件，并掌握一些常见的工具和技术，就能够高效地定位和修复死锁问题。
最重要的是在编程中尽量避免死锁，通过合理的锁顺序、适时的锁释放以及使用高层次的并发工具，来让我们的程序更加健壮和高效。
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