Java 实例 - 死锁及解决方法

死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

java 死锁产生的四个必要条件：

  • 1、互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
  • 2、不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
  • 3、请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
  • 4、循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。下面用java代码来模拟一下死锁的产生。

解决死锁问题的方法是：一种是用synchronized，一种是用Lock显式锁实现。

而如果不恰当的使用了锁，且出现同时要锁多个对象时，会出现死锁情况，如下：

LockTest.java 文件

  1. import java.util.Date;
  3. public class LockTest {
  4.    public static String obj1 = "obj1";
  5.    public static String obj2 = "obj2";
  6.    public static void main(String[] args) {
  7.       LockA la = new LockA();
  8.       new Thread(la).start();
  9.       LockB lb = new LockB();
  10.       new Thread(lb).start();
  11.    }
  12. }
  13. class LockA implements Runnable{
  14.    public void run() {
  15.       try {
  16.          System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
  17.          while(true){
  18.             synchronized (LockTest.obj1) {
  19.                System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
  20.                Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会
  21.                synchronized (LockTest.obj2) {
  22.                   System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
  23.                   Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
  24.                }
  25.             }
  26.          }
  27.       } catch (Exception e) {
  28.          e.printStackTrace();
  29.       }
  30.    }
  31. }
  32. class LockB implements Runnable{
  33.    public void run() {
  34.       try {
  35.          System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
  36.          while(true){
  37.             synchronized (LockTest.obj2) {
  38.                System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
  39.                Thread.sleep(3000); // 此处等待是给A能锁住机会
  40.                synchronized (LockTest.obj1) {
  41.                   System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
  42.                   Thread.sleep(60 * 1000); // 为测试，占用了就不放
  43.                }
  44.             }
  45.          }
  46.       } catch (Exception e) {
  47.          e.printStackTrace();
  48.       }
  49.    }
  50. }

以上代码运行输出结果为：

  1. Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 开始执行
  2. Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 开始执行
  3. Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockB 锁住 obj2
  4. Tue May 05 10:51:06 CST 2015 LockA 锁住 obj1

此时死锁产生。

为了解决这个问题，我们不使用显示的去锁，我们用信号量去控制。

信号量可以控制资源能被多少线程访问，这里我们指定只能被一个线程访问，就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间，我们可以根据这个超时时间，去做一个额外处理。

对于无法成功获取的情况，一般就是重复尝试，或指定尝试的次数，也可以马上退出。

来看下如下代码：

UnLockTest.java 文件

  1. import java.util.Date;
  2. import java.util.concurrent.Semaphore;
  3. import java.util.concurrent.TimeUnit;
  5. public class UnLockTest {
  6.    public static String obj1 = "obj1";
  7.    public static final Semaphore a1 = new Semaphore(1);
  8.    public static String obj2 = "obj2";
  9.    public static final Semaphore a2 = new Semaphore(1);
  11.    public static void main(String[] args) {
  12.       LockAa la = new LockAa();
  13.       new Thread(la).start();
  14.       LockBb lb = new LockBb();
  15.       new Thread(lb).start();
  16.    }
  17. }
  18. class LockAa implements Runnable {
  19.    public void run() {
  20.       try {
  21.          System.out.println(new Date().toString() + " LockA 开始执行");
  22.          while (true) {
  23.             if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
  24.                System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj1");
  25.                if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
  26.                   System.out.println(new Date().toString() + " LockA 锁住 obj2");
  27.                   Thread.sleep(60 * 1000); // do something
  28.                }else{
  29.                   System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj2 失败");
  30.                }
  31.             }else{
  32.                System.out.println(new Date().toString() + "LockA 锁 obj1 失败");
  33.             }
  34.             UnLockTest.a1.release(); // 释放
  35.             UnLockTest.a2.release();
  36.             Thread.sleep(1000); // 马上进行尝试，现实情况下do something是不确定的
  37.          }
  38.       } catch (Exception e) {
  39.          e.printStackTrace();
  40.       }
  41.    }
  42. }
  43. class LockBb implements Runnable {
  44.    public void run() {
  45.       try {
  46.          System.out.println(new Date().toString() + " LockB 开始执行");
  47.          while (true) {
  48.             if (UnLockTest.a2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
  49.                System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj2");
  50.                if (UnLockTest.a1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
  51.                   System.out.println(new Date().toString() + " LockB 锁住 obj1");
  52.                   Thread.sleep(60 * 1000); // do something
  53.                }else{
  54.                   System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj1 失败");
  55.                }
  56.             }else{
  57.                System.out.println(new Date().toString() + "LockB 锁 obj2 失败");
  58.             }
  59.             UnLockTest.a1.release(); // 释放
  60.             UnLockTest.a2.release();
  61.             Thread.sleep(10 * 1000); // 这里只是为了演示，所以tryAcquire只用1秒，而且B要给A让出能执行的时间，否则两个永远是死锁
  62.          }
  63.       } catch (Exception e) {
  64.          e.printStackTrace();
  65.       }
  66.    }
  67. }

以上实例代码输出结构为：

  1. Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 开始执行
  2. Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 开始执行
  3. Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockB 锁住 obj2
  4. Tue May 05 10:59:13 CST 2015 LockA 锁住 obj1
  5. Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockB 锁 obj1 失败
  6. Tue May 05 10:59:14 CST 2015LockA 锁 obj2 失败
  7. Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj1
  8. Tue May 05 10:59:15 CST 2015 LockA 锁住 obj2