关于我对线程安全问题中死锁的理解

1.什么是死锁

比如张三谈了一个女朋友，张三就对这个女朋友加锁了。
此时李四也看上了这个女生，但是他只能等待张三分手（解锁）后，才能和这个女生谈恋爱。

李四为了等待这个女生，错过了好多喜欢他的人，这里就相当于线程无法执行的后续工作，
此时就相当于是死锁了。

一旦程序出现死锁，就会导致线程无法执行后序工作了，此时程序必然会有严重的 bug 。
发生死锁的概率又是随机的，因此死锁是非常隐蔽，不容易被发现的。

2.三个典型情况

情况1：

一个线程如果有一把锁，连续加锁两次。如果这个锁是不可重入锁，就会死锁。

java 中的 synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁，
因此这一种情况演示不了。


情况2：

两个线程两把锁，t1 和 t2 各自先针对 锁1 和 锁2 加锁，之后再尝试获取对方的锁。

比如说，张三的车钥匙锁在屋里了，而屋子的钥匙锁在车了。
这个时候屋子和车都进不去了，就会产生问题。

下面来举例说明。

package thread;

public class ThreadDemo16 {
    public static void main(String[] args) {
        Object locker1 = new Object();
        Object locker2 = new Object();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (locker1) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (locker2) {
                    System.out.println("线程t1拿到两个锁");
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (locker2) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (locker1) {
                    System.out.println("线程t2拿到两个锁");
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
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这里并没有输出结果，说明线程并没有拿到两把锁。

这个时候可以使用 jconsole 来查看当前的进程的情况。

按照这样的路径查找 jconsole ，然后双击。

看到这样的窗口，双击选中的进程。

红色框框的表示 获取锁获取不到的阻塞状态。
绿色框框的表示 发生错误的代码行数。






情况3： 多个线程，多把锁。（向较与情况2的一半情况）

例子：哲学家就餐问题

每个哲学家有两种状态：

1. 思考人生（相当于线程的阻塞状态）
2. 拿起筷子吃面条（想当于线程获取到锁然后执行一些操作）、

由于操作系统的随机调度，这五个哲学家，随时都可能想吃面条，也随时可能要思考人生。

如果想吃面条就需要拿起左手和右手的筷子。

假如同一时刻，所有的哲学家都拿起左手的筷子吃面条。
此时如果要成功吃到面条，就要等到右边的哲学家放下手中的筷子，自己才可以吃到面条。
此时就会死锁！！！

只有一只筷子没有办法吃面条，必须要等到右边的老铁放下筷子才可以吃。
如果右边一直不放，左边的老铁就一直吃不到。

3.可重入与不可重入

一个线程针对同一个对象，如果不会发生问题就叫可重入的，否则就叫不可重入的。

class Counter {
    public int count = 0;

    synchronized public void add() {
        synchronized(this) {
            count++;
        }
    }
}

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锁对象是 this ，只要有线程调用 add 方法，进入 add 方法的时候，
在可以加锁成功的前提下，就会先加锁。紧接着又遇到了代码块，此时会再次尝试加锁。

站在 锁对象的视角（this），他认为自己已经被其他的线程给占用了，
那么这里的第二次加锁是不需要阻塞等待的。

如果允许上述操作，这个锁就是可重入的；不允许就是不可重入的。
如果是不可重入的，就会发生 死锁。

上面演示的就是不可重入的死锁。

下面演示的是可重入的思索。

java 为了避免不小心出现闭锁现象，就把 synchronized 给设置成可重入的了。
因此 java 中才会无法演示上面的情况1.

4.死锁的四个必要条件

1、互斥使用 — 线程1拿到了锁，线程1就需要等待着。

2、不可抢占 — 线程1拿到锁之后，如果线程1不释放锁，线程2就不能强行获取。

3、请求和等待 — 线程1获取到锁A之后，再去获取到锁B，
此时锁A还会继续被线程1获取。（不会因为获取锁B后就把锁A给释放了）

4、循环等待 — 线程1尝试获取到锁A和锁B，线程2尝试获取到锁B和锁A。
线程1在获取B的时候等待线程2释放B，同时线程2在获取A的时候等待线程1释放A。

5.如何破除死锁

打破循环等待这个必要条件。

解决办法：

给每个筷子编号，指定固定的顺序（从小到大）拿筷子。


上图是规定从小到大的拿。

到最后一个老铁拿的时候，会拿一号筷子。
但是这个一号筷子被其他的老铁拿了，此时这个老铁就发生阻塞等待了。
此时拿四号筷子的老铁会把五号筷子也拿了，之后开始吃面条。


这个老铁吃面条的时候，拿三号筷子的老铁就会看着他吃。
等待这个老铁吃完，放下两支筷子号筷子，三号筷子的老铁就可以拿起四号筷子来吃了。


按照这样的方式，所有的老铁都可以吃面条。

下面由代码来演示：

package thread;

public class ThreadDemo16 {
    public static void main(String[] args) {
        Object locker1 = new Object();
        Object locker2 = new Object();

        //给两个锁编号：1 、2，规定locker1是1号，locker2是2号，按照从小到大的顺序拿
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            //先拿序号小的
            synchronized (locker1) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //后拿序号大的
                synchronized (locker2) {
                    System.out.println("线程t1拿到两个锁");
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (locker1) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (locker2) {
                    System.out.println("线程t2拿到两个锁");
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

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这种方法是解决死锁，最简单最可靠的方法。