Java线程死锁与活锁

概述

虽然多线程有助与提升应用程序性能，同时也引入了一些问题。在本教程里，我们使用Java示例探讨死锁和活锁问题。

死锁

什么是死锁？

两个或多个线程彼此一直等待被其他线程持有的一个锁或者资源 此时死锁就会产生。换句话说就是某个时间点线程T1持有一个或多个锁或者资源（lock1, …），为了完成操作它需要获得其他锁（lock2, …)，以此同时其他线程T2已经获得了lock2，T2为了完成操作也需要获取lock1。因此，由于死锁线程无法进行，应用程序可能会暂停或失败。

经典的哲学家进餐问题很好的阐述了多线程环境下同步问题，并且经常用作死锁例子。

死锁例子

为了更好的理解死锁，首先，让我们一起来看看一个简单的Java例子。

在这个例子中，我们创建两个线程，T1和T2。线程T1调用operation1方法，线程T2调用operation2方法。

为了完成他们的操作，线程T1需要先获取lock1然后获取lock2，然而线程T2需要先获取lock2再获取lock1。因此，两个线程尝试获取锁的顺序相反。

public class DeadlockExample {

    private Lock lock1 = new ReentrantLock(true);
    private Lock lock2 = new ReentrantLock(true);

    public static void main(String[] args) {
        DeadlockExample deadlock = new DeadlockExample();
        new Thread(deadlock::operation1, "T1").start();
        new Thread(deadlock::operation2, "T2").start();
    }

    public void operation1() {
        lock1.lock();
        print("lock1 acquired, waiting to acquire lock2.");
        sleep(50);

        lock2.lock();
        print("lock2 acquired");

        print("executing first operation.");

        lock2.unlock();
        lock1.unlock();
    }

    public void operation2() {
        lock2.lock();
        print("lock2 acquired, waiting to acquire lock1.");
        sleep(50);

        lock1.lock();
        print("lock1 acquired");

        print("executing second operation.");

        lock1.unlock();
        lock2.unlock();
    }

    // helper methods

}

运行代码后可以看到如下输出:

Thread T1: lock1 acquired, waiting to acquire lock2.
Thread T2: lock2 acquired, waiting to acquire lock1.

一旦我们运行这个程序，我们将看见程序产生死锁并且无法结束。日志显示线程T1等待lock2，然而lock2已经被T2持有。类似，线程T2等待lock1，然而lock1已经被线程T1持有。

避免死锁

死锁是Java常见的并发问题。因此，我们设计一个Java程序时需要避免任何潜在的死锁条件。

首先需要避免一个线程获取多个锁。如果一定要获取多个锁，我们需要确保每个线程以相同的顺序获得锁，避免获取锁时循环依赖。

我们也可以尝试使用Lock接口中的超时等待方法获取锁。确保线程在无法获取锁时不会无限阻塞。