Java多线程基础（7）：死锁的本质与预防

后端

2023-11-06 13:55:03

在多线程编程中，死锁是一种令人头疼的难题，它会让线程无限期地等待下去，从而导致程序无法继续运行。要理解死锁，我们首先需要了解可重入锁的概念。

可重入锁

可重入锁是一种特殊类型的锁，它允许同一个线程多次获取同一个锁。也就是说，当一个线程已经持有锁时，它可以再次获取这个锁，而不会被阻塞。这与不可重入锁形成鲜明对比，后者不允许同一个线程多次获取同一个锁。

在多线程编程中，可重入锁通常用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程可以访问这些资源。例如，一个银行账户对象可能会使用一个可重入锁来保护其余额，防止多个线程同时修改余额。

死锁

死锁发生在多个线程相互等待的情况下，每个线程都持有另一个线程需要的锁。这会导致线程陷入无限等待，无法继续执行。

一个常见的死锁示例是两个线程试图获取两个不同的锁。第一个线程首先获取锁A，然后尝试获取锁B。与此同时，第二个线程首先获取锁B，然后尝试获取锁A。这样，两个线程就陷入了死锁，因为每个线程都等待另一个线程释放它所持有的锁。

预防死锁

预防死锁至关重要，因为它会导致程序崩溃。以下是一些常见的预防死锁的方法：

避免嵌套锁 ：嵌套锁会导致死锁，因为一个线程可能会在持有外部锁时尝试获取内部锁。
使用定时锁 ：为锁设置一个超时时间，如果线程在超时时间内无法获取锁，则释放锁。
使用死锁检测和恢复机制 ：在应用程序中实现一种机制，可以检测并恢复死锁。

Java中的死锁检测和恢复

Java中提供了java.util.concurrent.locks.ReentrantLock 类，它实现了可重入锁。ReentrantLock 提供了以下方法来检测和恢复死锁：

isLocked() ：检查锁是否已被锁定。
isHeldByCurrentThread() ：检查锁是否由当前线程持有。
getHoldCount() ：返回当前线程持有的锁的重入次数。
lockInterruptibly() ：尝试获取锁，如果无法获取则抛出InterruptedException 异常。

使用这些方法，我们可以实现一种死锁检测和恢复机制，如下所示：

public class DeadlockDetector implements Runnable {

    private ReentrantLock lock1;
    private ReentrantLock lock2;

    public DeadlockDetector(ReentrantLock lock1, ReentrantLock lock2) {
        this.lock1 = lock1;
        this.lock2 = lock2;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 尝试获取锁1，如果无法获取则抛出InterruptedException异常
            lock1.lockInterruptibly();

            // 尝试获取锁2，如果无法获取则抛出InterruptedException异常
            lock2.lockInterruptibly();
        } catch (InterruptedException e) {
            // 检测到死锁，恢复程序
            System.out.println("检测到死锁，恢复程序...");
        } finally {
            // 释放锁
            lock1.unlock();
            lock2.unlock();
        }
    }
}