并发与多线程【二】——死锁

引言

多线程协作时，因为对资源的锁定与等待会产生死锁，在明白死锁概念后需要了解死锁产生的四个基本条件，明白竞争条件和临界区的概念，还需要知道通过破坏造成死锁的4个条件来防止死锁。

下面对死锁概念、死锁的产生原因、死锁的四个必要条件等内容作记录。

在描述死锁概念之前先理解竞态条件和临界区两个概念。

竞态条件

静态条件：如果程序运行顺序的改变会影响最终结果，这就是一个竞态条件（race condition）。从这句话来看“竞态条件”似乎是一种“现象”——由于程序运行顺序的不同造成得到最终结果的不同这样的一种现象，称这种现象为“竞态条件”。

举个被大家用烂了的例子：

如果一段程序运行多次的结果不一致（排除生成随机数的情况），那这就可能是竞态条件的体现。比如最典型的例子，两个线程同时把一个类的静态成员做50次自增加1的操作，即：

i++

写在两个线程中，都运行50次，运行结束以后用主线程去取这个变量的值几乎不可能是100. 有的时候是97，有的时候是98，这是用来说明竞态条件的最有效例子。

自增加操作其实是三个操作的组合：

取该变量的值
给这个取到的值+1
把计算好的值赋给该变量

学过计算机系统的同学会知道这三个操作的区别，取值是从内存取到寄存器，+1以后值还是在寄存器，只有在赋值完成后，内存中的该变量的值才会变化。

我们的竞态条件发生的原因就是在一个+1的值还没有赋给变量的时候，另一个线程开始读取内存中的该变量的值，等这个线程完成+1、赋值以后，他的工作其实和之前那个线程是一样的，有若干类似现象出现以后，就会导致最后的值永远达不到100。

临界区

什么是死锁？

深入理解计算机系统书中是这样定义死锁的：信号量引入了一种潜在的运行时错误，叫做死锁（deadlock），它指的是一组线程被阻塞了，等待一个永远也不会为真的条件。并用进度图对死锁进行了描述和讲解。

死锁 : 当线程A持有独占锁a，并尝试去获取独占锁b的同时，线程B持有独占锁b，并尝试获取独占锁a的情况下，就会发生AB两个线程由于互相持有对方需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。

四所产生的四个基本条件

互斥条件：进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
请求和保持条件：当进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
不剥夺条件：进程已获得的资源在未使用完之前，不能剥夺，只能在使用完时由自己释放。
环路等待条件：在发生死锁时，必然存在一个进程--资源的环形链。

如何检测死锁？

要想检测死锁，先得创造一个死锁。

package com.xgcd.concurrent;

public class DeadLockTest {
    public static void main(String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DeadLockTest.method1();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DeadLockTest.method2();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }

    public static void method1() {
        // synchronized(lockA)
        synchronized (String.class) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程a尝试获取Integer.class...");
            // synchronized(lockB)
            synchronized (Integer.class) {
                System.out.println("线程a获取Integer.class success...");
            }
        }
    }

    public static void method2() {
        synchronized (Integer.class) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程b尝试获取String.class...");
            synchronized (String.class) {
                System.out.println("线程b获取String.class success...");
            }
        }
    }
}