Java并發編程（四）--- 死鎖的發生與避免

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前言

上一篇我們介紹了如何通過synchronized 來加鎖保護資源。但是，不當的加鎖方式可能就會導致死鎖。

死鎖發生的場景

最典型的就是哲學家問題，

場景：5個哲學家，5跟筷子，5盤意大利面，大家圍繞桌子而坐，進行思考與進食活動。

哲學家的活動描述：

哲學家除了吃面、還要思考、所以要么放下左右手筷子進行思考、要么拿起兩個筷子（自己兩側的）開始吃面。

哲學家從不交談，這就很危險了，很可能會發生死鎖，假設每個人都是先拿到左邊的筷子，然后去拿右邊的筷子，那么就可能會出現如下情況。

通過代碼模擬：

public class DeadLockTest2 { public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); int sum = 5; Chopsticks[] chopsticks = new Chopsticks[sum]; for (int i = 0; i < sum; i++) { chopsticks[i] = new Chopsticks(); } for (int i = 0; i < sum; i++) { executorService.execute(new Philosopher(chopsticks[i], chopsticks[(i + 1) % sum])); } } // 筷子 static class Chopsticks { } //哲學家 static class Philosopher implements Runnable { private Chopsticks left; private Chopsticks right; public Philosopher(Chopsticks left, Chopsticks right) { this.left = left; this.right = right; } @Override public void run() { try { //思考一段時間 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (left) { try { //拿到左邊的筷子之后等待一段時間 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (right) { try { System.out.println("********開始吃飯"); Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }

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如上程序：定義了一個哲學家類，該類的主要任務要么是思考，要么是吃飯，吃飯的話，首先拿到其左邊的筷子，等待一段時間后再去拿其右邊的筷子。在此處因為每個哲學家都是占用自己左邊的筷子等待拿右邊的筷子。所以，就會出現循環等待，導致死鎖。下面我們就來查看下：

如何查看死鎖的發生

我們可以通過java命令很方便的查看是否有死鎖發生。首先通過jps命令查看當前程序所占的進程如下：

找到對應的進程之后，接著通過jstack 命令查看程序運行情況。如下：

通過上述分析我們發現死鎖發生的條件是如下四個（必須同時滿足）：

互斥，共享資源A和B只能被一個線程占用，就是本例中的，一根筷子同一時刻只能被一個哲學家獲得

占有且等待：線程T1持有共享資源A,在等待共享資源B時，不釋放占用的資源，在本例中就是：哲學家1獲得他左邊的筷子，等待獲得他右邊的筷子，即使沒有得到也不會放回其獲得的筷子。

不可搶占：其他線程不能強行占用線程T1占用的資源，在本例中就是：每個哲學家獲得的筷子不能被其他哲學家搶走。

循環等待：線程T1等待線程T2占用的資源，線程T2等待線程T1占用的資源。在本例中：所有哲學家圍坐一桌，已經形成了一個申請資源的環。

如何避免死鎖

前面我們說了，死鎖的發生條件是必須同時滿足上述四個條件。那么避免死鎖的方式就是破壞掉其中的一個條件就可以了。

對于占用且等待

對于占用且等待的情況，我們只需要一次性申請所有的資源，只有申請到了才會往下面走。對于這種情況，我們需要一個調度者，由它來統一申請資源。調度者必須是單例的，由他給哲學家分配筷子。

public class Allocator { private List