java中出现死锁如何解决

今天就跟大家聊聊有关java中出现死锁如何解决，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。

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1.一个最简单的死锁案例
当一个线程永远地持有一个锁，并且其他线程都尝试获得这个锁时，那么它们将永远被阻塞。在线程A持有锁L并想获得锁M的同时，线程B持有锁M并尝试获得锁L，那么这两个线程将永远地等待下去。这种就是最简答的死锁形式（或者叫做"抱死"）。

2.锁顺序死锁

如图：leftRight和rightLeft这两个方法分别获得left锁和right锁。如果一个线程调用了leftRight，而另一个线程调用了rightLeft，并且这两个线程的操作是交互执行，那么它们就会发生死锁。

死锁的原因就是两个线程试图以不同的顺序来获得相同的锁。所以，如果所有的线程以固定的顺序来获得锁，那么在程序中就不会出现锁顺序死锁的问题。

2.1.动态的锁顺序死锁

我以一个经典的转账案例来进行说明，我们知道转账就是将资金从一个账户转入另一个账户。在开始转账之前，首先需要获得这两个账户对象得锁，以确保通过原子方式来更新两个账户中的余额，同时又不破坏一些不变形条件，例如 账户的余额不能为负数。

所以写出的代码如下：

//动态的锁的顺序死锁
public class DynamicOrderDeadlock {
	
	public static void transferMoney(Account fromAccount,Account toAccount,int amount,int from_index,int to_index) throws Exception {
		System.out.println("账户 "+ from_index+"~和账户~"+to_index+" ~请求锁");
		
		synchronized (fromAccount) {
			System.out.println("	账户 >>>"+from_index+" <<<获得锁");
			synchronized (toAccount) {
				System.out.println("		  账户   "+from_index+" & "+to_index+"都获得锁");
				if (fromAccount.compareTo(amount) < 0) {
					throw new Exception();
				}else {
					fromAccount.debit(amount);
					toAccount.credit(amount);
				}
			}
		}
	} 
	static class Account {
		private int balance = 100000;//这里假设每个人账户里面初始化的钱
		private final int accNo;
		private static final AtomicInteger sequence = new AtomicInteger();
		
		public Account() {
			accNo = sequence.incrementAndGet();
		}
		
		void debit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(5);//模拟操作时间
			balance = balance + m;
		}
		
		void credit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(5);//模拟操作时间
			balance = balance - m;
		} 
		
		int getBalance() {
			return balance;
		}
		
		int getAccNo() {
			return accNo;
		}
		
		public int compareTo(int money) {
			if (balance > money) {
				return 1;
			}else if (balance < money) {
				return -1;
			}else {
				return 0;
			}
		}
	}
}

public class DemonstrateDeadLock {
	private static final int NUM_THREADS = 5;
	private static final int NUM_ACCOUNTS = 5;
	private static final int NUM_ITERATIONS = 100000;

	public static void main(String[] args) {
		final Random rnd = new Random();
		final Account[] accounts = new Account[NUM_ACCOUNTS];
		
		for(int i = 0;i < accounts.length;i++) {
			accounts[i] = new Account();
		}
		
		
		class TransferThread extends Thread{
			@Override
			public void run() {
				for(int i = 0;i < NUM_ITERATIONS;i++) { 
					int fromAcct = rnd.nextInt(NUM_ACCOUNTS);
					int toAcct =rnd.nextInt(NUM_ACCOUNTS);
					int amount = rnd.nextInt(100);
					try {
						DynamicOrderDeadlock.transferMoney(accounts[fromAcct],accounts[toAcct], amount,fromAcct,toAcct);
							//InduceLockOrder.transferMoney(accounts[fromAcct],accounts[toAcct], amount);
						 //InduceLockOrder2.transferMoney(accounts[fromAcct],accounts[toAcct], amount);
					}catch (Exception e) {
						System.out.println("发生异常-------"+e);
					}
				}
			}
		}
		 
		for(int i = 0;i < NUM_THREADS;i++) {
			new TransferThread().start();
		}
	}

}

打印结果如下：
注意：这里的结果是我把已经执行完的给删除后，只剩下导致死锁的请求.

从打印结果的图片中可以的得到结论：由于我们无法控制transferMoney中的参数的顺序，而这些参数顺序取决于外部的输入。所以两个线程同时调用transferMoney，一个线程从X向Y转账，另一个线程从Y向X转账，那么就会发生互相等待锁的情况，导致死锁。

解决问题方案：定义锁的顺序，并且整个应用中都按照这个顺序来获取锁。

方案一

使用System.identityHashCode方法，该方法返回有Object.hashCode返回的值，此时可以通过某种任意方法来决定锁的顺序。但是在极少数情况下，两个对象可能拥有相同的散列值，在这种情况下，通过给公共变量加锁来实现给锁制定顺序。所以这种方法也是用最小的代价，换来了最大的安全性。
具体代码如下：

//通过锁顺序来避免死锁
public class InduceLockOrder {
	private static final Object tieLock = new Object();

	public static void transferMoney(final Account fromAcct, final Account toAcct, final int amount)
			throws Exception {

		class Helper {
			public void transfer() throws Exception {
				if (fromAcct.compareTo(amount) < 0) {
					throw new Exception();
				} else {
					fromAcct.debit(amount);
					toAcct.credit(amount);
				}
			}
		}

		int fromHash = System.identityHashCode(fromAcct);
		int toHash = System.identityHashCode(toAcct);

		if (fromHash < toHash) {
			synchronized (fromAcct) {
				synchronized (toAcct) {
					new Helper().transfer();
				}
			}
		} else if (fromHash > toHash) {
			synchronized (toAcct) {
				synchronized (fromAcct) {
					new Helper().transfer();
				}
			}
		} else {
			synchronized (tieLock) {
				synchronized (fromAcct) {
					synchronized (toAcct) {
						new Helper().transfer();
					}
				}
			}
		}
	}

	
	static class Account {
		private int balance = 100000;
		public Account() {

		}
		
		void debit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(5);
			balance = balance + m;
		}
		
		void credit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(5);
			balance = balance - m;
		} 
		
		int getBalance() {
			return balance;
		}
		public int compareTo(int money) {
			if (balance > money) {
				return 1;
			}else if (balance < money) {
				return -1;
			}else {
				return 0;
			}
		}
		
	}

}

经过我测试，此方案可行，不会造成死锁。

方案二

在Account中包含一个唯一的，不可变的，值。比如说账号等。通过对这个值对对象进行排序。
具体代码如下

public class InduceLockOrder2 {

	public static void transferMoney(final Account fromAcct, final Account toAcct, final int amount)
			throws Exception {

		class Helper {
			public void transfer() throws Exception {
				if (fromAcct.compareTo(amount) < 0) {
					throw new Exception();
				} else {
					fromAcct.debit(amount);
					toAcct.credit(amount);
				}
			}
		}

		int fromHash = fromAcct.getAccNo();
		int toHash = toAcct.getAccNo();

		if (fromHash < toHash) {
			synchronized (fromAcct) {
				synchronized (toAcct) {
					new Helper().transfer();
				}
			}
		} else if (fromHash > toHash) {
			synchronized (toAcct) {
				synchronized (fromAcct) {
					new Helper().transfer();
				}
			}
		} 
	}

	
	static class Account {
		private int balance = 100000;
		private final int accNo;
		private static final AtomicInteger sequence = new AtomicInteger();
		
		public Account() {
			accNo = sequence.incrementAndGet();
		}
		
		void debit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(6);
			balance = balance + m;
		}
		
		void credit(int m) throws InterruptedException {
			Thread.sleep(6);
			balance = balance - m;
		} 
		
		int getBalance() {
			return balance;
		}
		
		int getAccNo() {
			return accNo;
		}
		public int compareTo(int money) {
			if (balance > money) {
				return 1;
			}else if (balance < money) {
				return -1;
			}else {
				return 0;
			}
		}
		
	}
}

经过测试此方案也可行。

2.2在协作对象之间发生的死锁
如果在持有锁时调用某外部的方法，那么将出现活跃性问题。在这个外部方法中可能会获取其他的锁（这个可能产生死锁），或阻塞时间过长，导致其他线程无法及时获得当前持有的锁。

场景如下：Taxi代表出租车对象，包含当前位置和目的地。Dispatcher代表车队。当一个线程收到GPS更新事件时掉用setLocation,那么它首先更新出租车的位置，然后判断它是否到达目的地。如果已经到达，它会通知Dispatcher:它需要一个新的目的地。因为setLocation和notifyAvailable都是同步方法，因此掉用setLocation线程首先获取taxi的锁，然后在获取Dispatcher的锁。同样，掉用getImage的线程首先获取Dispatcher的锁，再获取每一个taxi的锁，这两个线程按照不同的顺序来获取锁，因此可能导致死锁。

能造成死锁的代码如下：

//会发生死锁
public class CooperatingDeadLock {

	// 坐标类
	class Point {
		private final int x;
		private final int y;

		public Point(int x, int y) {
			this.x = x;
			this.y = y;
		}

		public int getX() {
			return x;
		}

		public int getY() {
			return y;
		}
	}

	// 出租车类
	class Taxi {
		private Point location, destination;
		private final Dispatcher dispatcher;
		
		public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
			this.dispatcher = dispatcher;
		}
		
		public synchronized Point getLocation() {
			return location;
		}
		
		
		public synchronized void setLocation(Point location) {
			this.location = location;
			if (location.equals(destination)) {
				dispatcher.notifyAvailable(this);
			}
		}
		
		
		public synchronized Point getDestination() {
			return destination;
		}
		
		public synchronized void setDestination(Point destination) {
			this.destination = destination;
		}
	}

	class Dispatcher {
		private final Set taxis;
		private final Set availableTaxis;

		public Dispatcher() {
			taxis = new HashSet<>();
			availableTaxis = new HashSet<>();
		}
		
		public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
			availableTaxis.add(taxi);
		}

		public synchronized Image getImage() {
			Image image = new Image();
			for(Taxi t:taxis) {
				image.drawMarker(t.getLocation());
			}
			return image;
		}
	}
	
	class Image{
		public void drawMarker(Point p) {
			
		}
	}

}

解决方案：使用开放掉用。
如果再调用某个方法时不需要持有锁，那么这种调用就被称为开放掉用。这种调用能有效的避免死锁，并且易于分析线程安全。

修改后的代码如下：

//此方案不会造成死锁
public class CooperatingNoDeadlock {
	// 坐标类
		class Point {
			private final int x;
			private final int y;

			public Point(int x, int y) {
				this.x = x;
				this.y = y;
			}

			public int getX() {
				return x;
			}

			public int getY() {
				return y;
			}
		}

		// 出租车类
		class Taxi {
			private Point location, destination;
			private final Dispatcher dispatcher;
			
			public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
				this.dispatcher = dispatcher;
			}
			
			public synchronized Point getLocation() {
				return location;
			}
			
			
			public void setLocation(Point location) {
				boolean reachedDestination;
				synchronized (this) {
					this.location = location;
					reachedDestination = location.equals(destination);
				}
				if (reachedDestination) {
					dispatcher.notifyAvailable(this);
				}
			}
			
			
			public synchronized Point getDestination() {
				return destination;
			}
			
			public synchronized void setDestination(Point destination) {
				this.destination = destination;
			}
		}

		class Dispatcher {
			private final Set taxis;
			private final Set availableTaxis;

			public Dispatcher() {
				taxis = new HashSet<>();
				availableTaxis = new HashSet<>();
			}
			
			public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi) {
				availableTaxis.add(taxi);
			}

			public Image getImage() {
				Set copy;
				synchronized (this) {
					copy = new HashSet<>(taxis);
				}
				
				Image image = new Image();
				for(Taxi t:copy) {
					image.drawMarker(t.getLocation());
				}
				return image;
			}
			
			
		}
		
		class Image{
			public void drawMarker(Point p) {
				
			}
		}
}

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