# Java併發程式設計文章系列 [Java併發程式設計實戰 01併發程式設計的Bug源頭](https://mp.weixin.qq.com/s/QT44HS47l_ir08pCZeFU5Q) [Java併發程式設計實戰 02Java如何解決可見性和有序性問題](https://mp.weixin.qq.com/s/Ryud9nizdqWI25CMLL3E_g) [Java併發程式設計實戰 03互斥鎖 解決原子性問題](https://mp.weixin.qq.com/s/B07f7qG7rC98Ge8JSndS2Q) # 前提 在第三篇文章最後的例子當中,需要獲取到兩個賬戶的鎖後進行轉賬操作,這種情況有可能會發生死鎖,我把上一章的程式碼片段放到下面: ```java public class Account { // 餘額 private Long money; public synchronized void transfer(Account target, Long money) { synchronized(this) { (1) synchronized (target) { (2) this.money -= money; if (this.money < 0) { // throw exception } target.money += money; } } } } ``` 若`賬戶A`轉賬給`賬戶B`100元,`賬戶B`同時也轉賬給`賬戶A`100元,當`賬戶A`轉帳的執行緒A執行到了程式碼`(1)`處時,獲取到了`賬戶A`物件的鎖,同時`賬戶B`轉賬的執行緒B也執行到了程式碼`(1)`處時,獲取到了`賬戶B`物件的鎖。當執行緒A和執行緒B執行到了程式碼`(2)`處時,他們都在互相等待對方釋放鎖來獲取,可是`synchronized`是阻塞鎖,沒有執行完程式碼塊是不會釋放鎖的,就這樣,執行緒A和執行緒B死死的對著,誰也不放過誰。等到了你去重啟應用的那一天。。。這個現象就是`死鎖`。 **死鎖的定義:一組互相競爭資源的執行緒因互相等待,導致“永久”阻塞的現象。** 如下圖: ![死鎖1.jpg](http://qiniuyun.colablog.cn/387488cc-a4e8-438c-9f12-7b09590c9540.jpg) # 查詢死鎖資訊 這裡我先以一個基本會發生死鎖的程式為例,建立兩個執行緒,執行緒A獲取到鎖A後,休眠1秒後去獲取鎖B;執行緒B獲取到鎖B後 ,休眠1秒後去獲取鎖A。那麼這樣基本都會發生死鎖的現象,程式碼如下: ```java public class DeadLock extends Thread { private String first; private String second; public DeadLock(String name, String first, String second) { super(name); // 執行緒名 this.first = first; this.second = second; } public void run() { synchronized (first) { System.out.println(this.getName() + " 獲取到鎖: " + first); try { Thread.sleep(1000L); //執行緒休眠1秒 synchronized (second) { System.out.println(this.getName() + " 獲取到鎖: " + second); } } catch (InterruptedException e) { // Do nothing } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { String lockA = "lockA"; String lockB = "lockB"; DeadLock threadA = new DeadLock("ThreadA", lockA, lockB); DeadLock threadB = new DeadLock("ThreadB", lockB, lockA); threadA.start(); threadB.start(); threadA.join(); //等待執行緒1執行完 threadB.join(); } } ``` 執行程式後將發生死鎖,然後使用jps命令(jps.exe在jdk/bin目錄下),命令如下: ``` C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\bin>jps -l 24416 sun.tools.jps.Jps 24480 org.jetbrains.kotlin.daemon.KotlinCompileDaemon 1624 20360 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher 9256 9320 page2.DeadLock 18188 ``` 可以發現發生死鎖的程序id 9320,然後使用jstack(jstack.exe在jdk/bin目錄下)命令檢視死鎖資訊。 ``` C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\bin>jstack 9320 "ThreadB" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001e48c800 nid=0x51f8 waiting for monitor entry [0x000000001f38f000] java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at page2.DeadLock.run(DeadLock.java:19) - waiting to lock <0x000000076b99c198> (a java.lang.String) - locked <0x000000076b99c1d0> (a java.lang.String) "ThreadA" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001e48c000 nid=0x3358 waiting for monitor entry [0x000000001f28f000] java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at page2.DeadLock.run(DeadLock.java:19) - waiting to lock <0x000000076b99c1d0> (a java.lang.String) - locked <0x000000076b99c198> (a java.lang.String) ``` 這樣我們就可以看到發生死鎖的資訊。雖然發現了死鎖,但是解決死鎖只能是重啟應用了。 # 如何避免死鎖的發生 ## 1.固定的順序來獲得鎖 **如果所有執行緒以固定的順序來獲得鎖,那麼在程式中就不會出現鎖順序死鎖問題。**(取自《Java併發程式設計實戰》一書) 要想驗證鎖順序的一致性,有很多種方式,如果鎖定的物件含有遞增的id欄位(**唯一、不可變、具有可比性的**),那麼就好辦多了,獲取鎖的順序以id由小到大來排序。還是用轉賬的例子來解釋,程式碼如下: ```java public class Account { // id (遞增) private Integer id; // 餘額 private Long money; public synchronized void transfer(Account target, Long money) { Account account1; Account account2; if (this.id < target.id) { account1 = this; account2 = target; } else { account1 = target; account2 = this; } synchronized(account1) { synchronized (account2) { this.money -= money; if (this.money < 0) { // throw exception } target.money += money; } } } } ``` 若該物件並沒有**唯一、不可變、具有可比性的**的欄位(如:遞增的id),那麼可以使用 **System.identityHashCode()** 方法返回的雜湊值來進行比較。比較方式可以和上面的例子一類似。`System.identityHashCode()`雖然會出現雜湊衝突,但是發生衝突的概率是非常低的。因此這項技術以最小的代價,換來了最大的安全性。 **提示:** 不管你是否重寫了物件的**hashCode**方法,**System.identityHashCode()** 方法都只會返回預設的雜湊值。 ## 2.一次性申請所有資源 只要同時獲取到轉出賬戶和轉入賬戶的資源鎖。執行完轉賬操作後,也同時釋放轉入賬戶和轉出賬戶的資源鎖。那麼則不會出現死鎖。但是使用`synchronized`只能同時鎖定一個資源鎖,所以需要建立一個鎖分配器`LockAllocator `。程式碼如下: ```java /** 鎖分配器(單例類) */ public class LockAllocator { private final List lock = new ArrayList(); /** 同時申請鎖資源 */ public synchronized boolean lock(Object object1, Object object2) { if (lock.contains(object1) || lock.contains(object2)) { return false; } lock.add(object1); lock.add(object2); return true; } /** 同時釋放資源鎖 */ public synchronized void unlock(Object object1, Object object2) { lock.remove(object1); lock.remove(object2); } } public class Account { // 餘額 private Long money; // 鎖分配器 private LockAllocator lockAllocator; public void transfer(Account target, Long money) { try { // 迴圈獲取鎖,直到獲取成功 while (!lockAllocator.lock(this, target)) { } synchronized (this){ synchronized (target){ this.money -= money; if (this.money < 0) { // throw exception } target.money += money; } } } finally { // 釋放鎖 lockAllocator.unlock(this, target); } } } ``` 使用`while`迴圈不斷的去獲取鎖,一直到獲取成功,當然你也可以設定獲取失敗後休眠xx毫秒後獲取,或者其他優化的方式。釋放鎖必須使用`try-finally`的方式來釋放鎖。避免釋放鎖失敗。 ## 3.嘗試獲取鎖資源 在Java中,Lock介面定義了一組抽象的加鎖操作。與內建鎖`synchronized`不同,使用內建鎖時,只要沒有獲取到鎖,就會死等下去,而顯示鎖`Lock`提供了一種無條件的、可輪詢的、定時的以及可中斷的鎖獲取操作,所有加鎖和解鎖操作都是顯示的(內建鎖`synchronized`的加鎖和解鎖操作都是隱示的),這篇文章就不展開來講顯示鎖`Lock`了(當然感興趣的朋友可以先百度一下)。 # 總結 在生產環境發生死鎖可是一個很嚴重的問題,雖說重啟應用來解決死鎖,但是畢竟是生產環境,代價很大,而且重啟應用後還是可能會發生死鎖,所以在編寫併發程式時需要非常嚴謹的避免死鎖的發生。避免死鎖的方案應該還有更多,鄙人不才,暫知這些方案。若有其它方案可以留言告知。非常感謝你的閱讀,謝謝。 參考文章: [《Java併發程式設計實戰》第10章](https://book.douban.com/subject/10484692/) [極客時間:Java併發程式設計實戰 05:一不小心死鎖了,怎麼辦?](https://time.geekbang.org/column/article/85001) [極客時間:Java核心技術面試精講 18:什麼情況下Java程式會產生死鎖?如何定位、修復?](https://time.geekbang.org/column/article/9266) > 個人部落格網址: https://colablog.cn/ 如果我的文章幫助到您,可以關注我的微信公眾號,第一時間分享文章給您 ![微信公眾號](http://qiniuyun.colablog.cn/%E4%BA%8C%E7%BB%B4%E7%A0
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