死锁的检测以及示例代码

锁是一个非常有用的工具，运用场景非常的多，其使用简单，清晰易懂，但是在一些场合，使用锁会造成问题-死锁，一旦产生死锁，就会造成系统不可用的严重问题。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 持有锁1，线程 B 持有锁2，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。

比如先看下面的代码

package com.taoes;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/* 死锁示例测试代码*/
public class DeadLockDemo {
    private final static String a = "A";
    private final static String b = "B";
    public static void main(String[] args) {
        Thread aThread = new Thread(() -> {
            // 获取到A锁
            synchronized (a) {
                System.out.println("thread A get lock of a string object");
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 获取B锁，此时线程bThread 处于阻塞状态，无法释放B锁
                synchronized (b) {
                    System.out.println("thread A get lock of b string objects");
                }
            }
        });
        Thread bThread = new Thread(() -> {
            // 获取到B锁
            synchronized (b) {
                System.out.println("thread B get lock of b string objects");
                // 获取A锁失败，阻塞
                synchronized (a) {
                    System.out.println("thread B get lock of a string object");
                }
            }
        });
        // 设置线程名称
        aThread.setName("deadLock_example_thread_a");
        bThread.setName("deadLock_example_thread_b");
        // 启动线程
        aThread.start();
        bThread.start();
        System.out.println("程序执行完成");
    }
}

VisualVM工具

Found one Java-level deadlock:
=============================
"deadLock_example_thread_b":
  waiting to lock monitor 0x00007fd042806aa8 (object 0x000000076adf9040, a java.lang.String),
  which is held by "deadLock_example_thread_a"
"deadLock_example_thread_a":
  waiting to lock monitor 0x00007fd042806948 (object 0x000000076adf9070, a java.lang.String),
  which is held by "deadLock_example_thread_b"
Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"deadLock_example_thread_b":
        at com.taoes.DeadLockDemo.lambda$main$1(DeadLockDemo.java:35)
        - waiting to lock <0x000000076adf9040> (a java.lang.String)
        - locked <0x000000076adf9070> (a java.lang.String)
        at com.taoes.DeadLockDemo$$Lambda$2/2094777811.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"deadLock_example_thread_a":
        at com.taoes.DeadLockDemo.lambda$main$0(DeadLockDemo.java:25)
        - waiting to lock <0x000000076adf9070> (a java.lang.String)
        - locked <0x000000076adf9040> (a java.lang.String)
        at com.taoes.DeadLockDemo$$Lambda$1/2075203460.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Found 1 deadlock.

避免死锁

1. 避免在一个线程内同时获取多个资源的锁，比如上面的实例中a线程，想同时持有资源A和资源B的锁，容易造成死锁
2. 避免一个先占占用多个资源的情况，尽量一个线程只是用一个资源
3. 尝试使用超时获取锁的编程范式，比如 tryLock() 等等
4. 锁的获取和释放尽量配合try_catch_finally 模式使用，确保在代码执行完成之后释放锁

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未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。

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。

在上面的示例中，我们可以修改为这样，很明显这是破坏了循环等待条件，按照 申请->释放->申请->释放 方式

new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "获取到锁1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "等待获取锁2");
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "获取到锁2");
                }
            }
        }, "线程 1").start();