Java高频面试之并发编程-28

hello啊，各位观众姥爷们！！！本baby今天又来报道了！哈哈哈哈哈嗝

面试官：线程死锁了解吗？该如何避免？

---

线程死锁的原理及避免方法
线程死锁是多线程编程中因资源竞争导致的僵局，多个线程互相持有对方所需资源且不释放，导致所有线程永久阻塞。理解其原理并采取预防措施是避免死锁的关键。

---

一、死锁产生的四个必要条件

1. 互斥条件（Mutual Exclusion）
   资源一次只能被一个线程占有（如锁、文件句柄等独占资源）。
2. 占有且等待（Hold and Wait）
   线程在持有至少一个资源的同时，等待获取其他线程占有的资源。
3. 不可抢占（No Preemption）
   资源只能由持有线程主动释放，不能被其他线程强行抢占。
4. 循环等待（Circular Wait）
   存在一个线程等待链，每个线程都在等待下一个线程持有的资源。

---

二、死锁示例

// 线程 A
synchronized (lock1) {
    Thread.sleep(100);
    synchronized (lock2) { ... }
}

// 线程 B
synchronized (lock2) {
    Thread.sleep(100);
    synchronized (lock1) { ... }
}

两个线程以不同顺序获取 lock1 和 lock2，可能进入死锁状态。

---

三、避免死锁的常用方法

1. 破坏“占有且等待”条件

• 一次性申请所有资源：线程在运行前申请所有需要的资源，若无法满足则等待。

  // 通过一个全局锁一次性获取所有资源
  synchronized (globalLock) {
      synchronized (lock1) {
          synchronized (lock2) { ... }
      }
  }
  

• 适用场景：资源需求明确且数量固定。

2. 破坏“不可抢占”条件

• 超时释放：尝试获取锁时设置超时，失败后释放已有资源并重试。

  ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
  ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
  
  // 尝试获取锁，超时后释放
  if (lock1.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
      try {
          if (lock2.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
              try { ... } finally { lock2.unlock(); }
          }
      } finally { lock1.unlock(); }
  }
  

• 工具支持：使用 ReentrantLock 的 tryLock() 方法。

3. 破坏“循环等待”条件

• 固定资源申请顺序：所有线程按相同顺序获取资源。

  // 统一先获取 lock1，再获取 lock2
  synchronized (lock1) {
      synchronized (lock2) { ... }
  }
  

• 哈希排序法：根据资源唯一标识（如哈希值）排序后再申请。

  Object[] locks = { lock1, lock2 };
  Arrays.sort(locks); // 按哈希值排序
  
  synchronized (locks[0]) {
      synchronized (locks[1]) { ... }
  }
  

4. 资源分配算法（预防死锁）

• 银行家算法：
  系统预判资源分配是否会导致死锁，仅在安全状态下分配资源。
  • 实现复杂度高，多用于理论场景，实际开发中较少直接使用。

---

四、死锁检测与恢复

1. 检测方法

• 监控工具：
  • jstack：生成线程转储，分析线程堆栈中的锁持有和等待关系。
  • VisualVM、JConsole：图形化工具查看线程状态。
• 日志分析：记录资源申请和释放日志，分析潜在死锁链。

2. 恢复策略

• 资源抢占：强制释放某线程持有的资源（可能导致数据不一致）。
• 线程终止：终止部分线程以打破循环等待（需谨慎处理业务状态）。

---

五、实际开发中的最佳实践

1. 减少锁粒度：使用细粒度锁（如 ConcurrentHashMap 分段锁）。
2. 减少锁持有时间：尽快释放锁，避免在锁内执行耗时操作（如 I/O）。
3. 避免嵌套锁：尽量使用单一锁，或按固定顺序获取多个锁。
4. 使用高层并发工具：
   • Executor 框架管理线程池。
   • CountDownLatch、CyclicBarrier 替代显式锁。
   • 使用无锁数据结构（如 AtomicInteger、Disruptor）。

---

六、总结

避免死锁方法	核心思想	适用场景
固定资源顺序	破坏循环等待条件	多锁嵌套场景
超时释放	破坏不可抢占条件	高竞争、复杂同步逻辑
一次性申请资源	破坏占有且等待条件	资源需求明确且固定
无锁编程	避免互斥条件	计数器、状态标志等简单操作

---

关键原则：

• 早发现：通过代码审查和工具监控预防潜在死锁。
• 早规避：在设计和编码阶段采用固定顺序、超时等策略。
• 简化逻辑：减少不必要的同步，优先使用线程安全库。

你想要的技术资料我全都有：https://pan.q删掉汉子uark.cn/s/aa7f2473c65b