多线程基础系列-线程死锁

文章目录

多线程基础系列-线程死锁
- [1. 什么是线程死锁？](#1. 什么是线程死锁？)
- [2. 如何检测线程死锁？](#2. 如何检测线程死锁？)
- [3. 如何预防和避免线程死锁？](#3. 如何预防和避免线程死锁？)

多线程基础系列-线程死锁

1. 什么是线程死锁？

定义：两个或多个线程互相持有对方需要的资源并永久等待，导致线程都无法继续执行。
必要条件（同时满足才会发生）：
- 互斥：资源一次只能被一个线程占用。
- 请求并保持：持有资源的同时再请求新资源。
- 不可剥夺：已获得的资源不能被强制抢占。
- 循环等待：形成资源等待环路。
一个经典示例：线程 A 持有锁 L1 等待 L2；线程 B 持有锁 L2 等待 L1，循环等待 → 死锁。

示例代码（故意制造死锁）：

java 复制代码

public class DeadlockDemo {
    private static final Object L1 = new Object();
    private static final Object L2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (L1) {
                System.out.println("T1 get L1");
                sleep(100);
                System.out.println("T1 waiting get L2");
                synchronized (L2) {
                    System.out.println("T1 acquired L1 and L2");
                }
            }
        }, "T1");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (L2) {
                System.out.println("T2 get L2");
                sleep(100);
                System.out.println("T2 waiting get L1");
                synchronized (L1) {
                    System.out.println("T2 acquired L2 and L1");
                }
            }
        }, "T2");

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

    private static void sleep(long ms) {
        try {
            Thread.sleep(ms);
        } catch (InterruptedException ignored) {}
    }
}

2. 如何检测线程死锁？

线程 Dump（推荐首选）
- jstack <pid>：直接输出线程栈，底部会有 "Found one Java-level deadlock"。
- jcmd <pid> Thread.print：与 jstack 类似，可多次采样比对。
- jmap -histo：结合对象分布，辅助判断锁竞争热点。
可视化工具
- JConsole / VisualVM：线程页签可直接标红死锁线程。

这里以 JConsole 工具为例进行演示。

第一步运行我们编写的死锁示例
第二步我们要找到 JDK 的 bin 目录，找到 jconsole 并双击打开，并选择我死锁demo的进程
第三步：[线程]一栏点击"检测死锁"
最后就可以看到死锁线程的相关说明

3. 如何预防和避免线程死锁？

统一加锁顺序
- 约定所有线程获取多把锁的顺序，避免循环等待（如总是先锁 L1 再锁 L2）。
减少锁粒度与持有时间
- 缩小同步块范围；避免在持锁期间执行 IO/远程调用。
尽量避免嵌套锁
- 能拆开的锁拆开；必要时将逻辑重构为无嵌套的步骤。
使用可中断/可超时锁
- ReentrantLock.tryLock(timeout, unit)：拿不到锁及时放弃，避免永久等待。

java 复制代码

ReentrantLock lockA = new ReentrantLock();
if (lockA.tryLock(200, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
    try {
        // 临界区
    } finally {
        lockA.unlock();
    }
} else {
    // 降级或重试逻辑
}

使用更高层并发工具
- java.util.concurrent 中的 ConcurrentHashMap、BlockingQueue、Semaphore、StampedLock 等，减少显式锁。
不可变与无共享设计
- 尽量使用不可变对象或线程封闭（Thread confinement），减少共享状态。
分离职责与锁分段
- 按领域拆分锁（lock striping），避免大锁串行化。
定期监控与压测
- 在预生产或压测环境跑热点场景，定期采集线程 Dump 进行巡检。