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多线程死锁

news 2025/7/15 14:50:22

思路

原因：

多线程 + 共享资源

互斥：一个资源，只能被一个线程持有

持有并等待：

非抢占

循环等待

方案：

多线程顺序获取资源

tryLock 设置获取锁超时时间

使用并发集合或类：concurrenthashmap AutonomicLong

减小持有锁多粒度

ReentrantLock：
支持可中断锁、公平锁、尝试锁等

多线程死锁（Deadlock）详解

死锁是多线程编程中最经典的问题之一，指 两个或多个线程互相持有对方需要的资源，导致所有线程无限等待。以下是死锁的核心概念、产生条件、排查方法和解决方案。

1. 死锁的四个必要条件

死锁发生必须同时满足以下四个条件（缺一不可）：

互斥条件（Mutual Exclusion）
资源一次只能被一个线程占用（如锁、文件句柄等）。
占有并等待（Hold and Wait）
线程持有至少一个资源，同时等待获取其他被占用的资源。
非抢占条件（No Preemption）
已分配给线程的资源不能被其他线程强制夺取，必须由线程主动释放。
循环等待（Circular Wait）
存在一个线程的循环等待链，每个线程都在等待下一个线程占用的资源。

2. 死锁代码示例（Java）

java

public class DeadlockExample {private static final Object lock1 = new Object();private static final Object lock2 = new Object();public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {synchronized (lock1) {System.out.println("Thread1 holds lock1");try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}synchronized (lock2) {System.out.println("Thread1 holds lock2");}}});Thread thread2 = new Thread(() -> {synchronized (lock2) {System.out.println("Thread2 holds lock2");synchronized (lock1) {System.out.println("Thread2 holds lock1");}}});thread1.start();thread2.start();}
}

输出结果：

text

Thread1 holds lock1
Thread2 holds lock2
（程序卡死，无法继续）

原因：
- Thread1 持有 lock1，等待 lock2。
- Thread2 持有 lock2，等待 lock1。
- 形成 循环等待，导致死锁。

3. 如何检测死锁？

(1) 命令行工具（Linux/Java）

jstack（Java 线程分析工具）：

bash

jstack <PID>  # 查看线程堆栈，搜索 "deadlock"

jconsole 或 VisualVM：
图形化工具中可直接检测到死锁线程。

(2) 代码中主动检测

java

ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
long[] threadIds = threadMXBean.findDeadlockedThreads();
if (threadIds != null) {System.out.println("Detected deadlock!");
}

4. 解决死锁的常见方法

(1) 破坏死锁的必要条件

避免互斥：
使用无锁数据结构（如 ConcurrentHashMap）。
避免占有并等待：
一次性申请所有资源（如通过全局锁）。
允许抢占：
使用 tryLock() 超时机制（见下文）。
避免循环等待：
按固定顺序获取锁（如总是先 lock1 后 lock2）。

(2) 使用超时机制

java

if (lock1.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {try {if (lock2.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {try {// 执行业务逻辑} finally {lock2.unlock();}}} finally {lock1.unlock();}
}

(3) 锁顺序全局化

java

// 总是先获取 hash值小的锁
int hash1 = System.identityHashCode(lock1);
int hash2 = System.identityHashCode(lock2);if (hash1 < hash2) {synchronized (lock1) {synchronized (lock2) { /* ... */ }}
} else {synchronized (lock2) {synchronized (lock1) { /* ... */ }}
}

(4) 使用高级并发工具

ReentrantLock：
支持可中断锁、公平锁、尝试锁等。
Semaphore：
控制资源访问数量。
CyclicBarrier / CountDownLatch：
协调多线程执行顺序。

5. 预防死锁的最佳实践

尽量减少同步代码块的范围。
避免嵌套锁（如一个同步方法调用另一个同步方法）。
使用线程池，避免无限制创建线程。
设计时考虑锁顺序，避免循环等待。
监控工具预警（如 APM 工具检测线程阻塞）。

总结

关键点	说明
死锁条件	互斥、占有等待、非抢占、循环等待（四者缺一不可）。
检测工具	`jstack`、`jconsole`、VisualVM。
解决方案	破坏必要条件、超时机制、锁顺序全局化、使用高级并发工具。
预防策略	减少锁粒度、避免嵌套锁、设计时规划锁顺序。