【Java面試】以故事的形式教你理解死鎖，如何避免死鎖

什麼是死鎖

先通過一段產生死鎖的代碼來理解死鎖是怎麼產生的。

/**
 * 線程死鎖
 *
 */
public class ThreadDeadkockStudy {

    // 錢
    static Object money = new Object();
    // 貨
    static Object goods = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        // 賣家
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
            	// 賣家拿着貨
                synchronized (goods) {
                    System.out.println("賣家：先錢！");
                    try {
                    	// 我看你怎麼說
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace(); 
                    }
                    // 除非你先給錢
                    synchronized (money) {
                        System.out.println("賣家：合作愉快");
                    }
                }
            }
        }).start();

        // 買家
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
            	// 買家拿着錢
                synchronized (money) {
                    System.out.println("買家：不行，我先驗驗貨！");
                    try {
                    	// 我也看你怎麼說
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 除非你先給我驗驗貨
                    synchronized (goods) {
                        System.out.println("買家：合作愉快");
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

}

最後輸出的結果是這樣的，我們發現一直卡在這裏，沒有繼續往下執行了。

賣家：先錢！
買家：不行，我先驗驗貨！

再用比較通俗的語言去解釋這個現象。
黑社會和商人一起到達了約定的交易地點。
商人：“先錢！”
黑社會：“不行，我先驗驗貨！”
商人看不到黑社會的錢，不願意把手裏的貨交出去；黑社會怕商人給的假貨，也不把錢拿出來，就這樣僵住了。

兩個不同的線程，分別擁有各自的資源，並且都想擁有對方持有的資源，但是誰也不願意先妥協，最後陷入了僵局，也就是我們所說的死鎖。

死鎖觸發條件

我們繼續看下面的幾組代碼，看看爲什麼他們爲什麼代碼類似，但是沒有產生死鎖呢。

賣家強買強賣

// 賣家強買強賣
public static void sellerFast() {
    // 賣家
    new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            synchronized (goods) {
                System.out.println("賣家：先錢！");
                synchronized (money) {
                    System.out.println("賣家：合作愉快");
                }
            }
        }
    }).start();

    // 買家
    new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            synchronized (money) {
            	System.out.println("買家：不行，我先驗驗貨！");
                synchronized (goods) {
                    System.out.println("買家：合作愉快");
                }
            }
        }
    }).start();
}

再看看輸出的結果，由於賣家沒有等待買家的迴應，就把買家兜裏的錢給拿走了，並且把貨也硬塞到了自己的兜裏，只能喫啞巴虧了。

賣家：先錢！
賣家：合作愉快
買家：不行，我先驗驗貨！
買家：合作愉快

這個產生的原因是，我們線程初始化和啓動是需要一點時間的，而第一個線程已經執行完了，第二個線程纔剛剛執行到那裏的時候，這個鎖已經被釋放了。

如果兩個線程執行的先後順序對調的情況，我們就可以理解成是：買家看賣家不在店裏，但是看到了自己想買的東西，沒等賣家回來就把錢放在了櫃檯上，並且留下了個字條：我看你不在，我把貨拿走了，錢我放在櫃檯了！
最後他們成功的完成了這筆交易。

1. 互斥條件：進程對於所分配到的資源具有排它性，即一個資源只能被一個進程佔用，直到被該進程釋放 。
2. 請求和保持條件：一個進程因請求被佔用資源而發生阻塞時，對已獲得的資源保持不放。
3. 不剝奪條件：任何一個資源在沒被該進程釋放之前，任何其他進程都無法對他剝奪佔用。
4. 循環等待條件：當發生死鎖時，所等待的進程必定會形成一個環路（類似於死循環），造成永久阻塞。

我們這裏沒有滿足第二條，因爲當我們想要取用該資源的時候，資源已經被提早釋放了，所以就沒有造成死鎖。

如何避免死鎖

在生活中，一般造成死鎖都是由於溝通問題導致的，比如跨行轉賬也可能出現死鎖的情況，但是這完全是可以被避免的。

如果沒有中間機構，我們也可以通過自行妥協的方式，規定一個比較合理的順序，來避免死鎖的誕生。

加鎖順序： 當多個線程需要相同的一些鎖，但是按照不同的順序加鎖，死鎖就很容易發生。如果能確保所有的線程都是按照相同的順序獲得鎖，那麼死鎖就不會發生。當然這種方式需要你事先知道所有可能會用到的鎖，然而總有些時候是無法預知的。
加鎖時限： 加上一個超時時間，若一個線程沒有在給定的時限內成功獲得所有需要的鎖，則會進行回退並釋放所有已經獲得的鎖，然後等待一段隨機的時間再重試。但是如果有非常多的線程同一時間去競爭同一批資源，就算有超時和回退機制，還是可能會導致這些線程重複地嘗試但卻始終得不到鎖。
死鎖檢測： 死鎖檢測即每當一個線程獲得了鎖，會在線程和鎖相關的數據結構中（map、graph等等）將其記下。除此之外，每當有線程請求鎖，也需要記錄在這個數據結構中。死鎖檢測是一個更好的死鎖預防機制，它主要是針對那些不可能實現按序加鎖並且鎖超時也不可行的場景。

參考資料

什麼是線程死鎖?如何避免死鎖?

線程死鎖

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