参考答案
并发程序一旦死锁，通常只能重启应用。解决死锁问题，最好的办法是：避免死锁。
一、死锁发生的条件
- 互斥，共享资源只能被一个线程占用；
- 占有且等待，线程 t1 已经取得共享资源 s1，尝试获取共享资源 s2 的时候，不释放共享资源 s1；
- 不可抢占，其他线程不能强行抢占线程 t1 占有的资源 s1；
- 循环等待，线程 t1 等待线程 t2 占有的资源，线程 t2 等待线程 t1 占有的资源。
二、避免死锁的方法
- 对于以上 4 个条件，只要破坏其中一个条件，就可以避免死锁的发生。
- 对于第一个条件 “互斥” 是不能破坏的，因为加锁就是为了保证互斥。
- 其他三个条件，可以做以下尝试：
- 一次性申请所有的资源，破坏 “占有且等待” 条件；
- 占有部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，主动释放它占有的资源，破坏 “不可抢占” 条件；
- 按序申请资源，破坏 “循环等待” 条件。
三、编程中的最佳实践
- 使用 Lock 的 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方法，设置超时时间，超时可以退出防止死锁；
- 尽量使用并发工具类代替加锁；
- 尽量降低锁的使用粒度；
- 尽量减少同步的代码块。
四、实例
1. 使用管理类一次性申请所有的资源，破坏 “占有且等待” 条件实例：
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
* 测试 一次性申请所有的资源，破坏 "占有且等待" 条件示例
* @author ConstXiong
* @date 2019-09-24 14:04:12
*/
public class TestBreakLockAndWait {
//单例的资源管理类
private final static Manger manager = new Manger();
//资源1
private static Object res1 = new Object();
//资源2
private static Object res2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
boolean applySuccess = false;
while (!applySuccess) {
//向管理类，申请res1和res2,申请失败，重试
applySuccess = manager.applyResources(res1, res2);
if (applySuccess) {
try {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 申请 res1、res2 资源成功");
synchronized (res1) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取到 res1 资源的锁");
//休眠 1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (res2) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取到 res2 资源的锁");
}
}
} finally {
manager.returnResources(res1, res2);//归还资源
}
} else {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 申请 res1、res2 资源失败");
//申请失败休眠 200 毫秒后重试
try {
Thread.sleep(200);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
boolean applySuccess = false;
while (!applySuccess) {
//向管理类，申请res1和res2,申请失败，重试
applySuccess = manager.applyResources(res1, res2);
if (applySuccess) {
try {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 申请 res1、res2 资源成功");
synchronized (res2) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取到 res1 资源的锁");
//休眠 1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (res1) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取到 res2 资源的锁");
}
}
} finally {
manager.returnResources(res1, res2);//归还资源
}
} else {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 申请 res1、res2 资源失败");
//申请失败休眠 200 毫秒后重试
try {
Thread.sleep(200);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
}
/**
* 资源申请、归还管理类
* @author ConstXiong
* @date 2019-09-24 14:10:57
*/
class Manger {
//资源存放集合
private Set<Object> resources = new HashSet<Object>();
/**
* 申请资源
* @param res1
* @param res2
* @return
*/
synchronized boolean applyResources(Object res1, Object res2) {
if (resources.contains(res1) || resources.contains(res1)) {
return false;
} else {
resources.add(res1);
resources.add(res2);
return true;
}
}
/**
* 归还资源
* @param res1
* @param res2
*/
synchronized void returnResources(Object res1, Object res2) {
resources.remove(res1);
resources.remove(res2);
}
}
结果：
线程-1 在线程-0 释放完资源后，才能成功申请 res1 和 res2 的锁。
线程：Thread-0 申请 res1、res2 资源成功 线程：Thread-0 获取到 res1 资源的锁 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-0 获取到 res2 资源的锁 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源失败 线程：Thread-1 申请 res1、res2 资源成功 线程：Thread-1 获取到 res1 资源的锁 线程：Thread-1 获取到 res2 资源的锁
2. 使用 Lock 的 tryLock() 方法，获取锁失败释放所有资源，破坏 “不可抢占” 条件实例
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 测试 占有部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，主动释放它占有的资源，破坏 "不可抢占" 条件
* @author ConstXiong
* @date 2019-09-24 14:50:51
*/
public class TestBreakLockOccupation {
private static Random r = new Random();
private static Lock lock1 = new ReentrantLock();
private static Lock lock2 = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
//标识任务是否完成
boolean taskComplete = false;
while (!taskComplete) {
lock1.lock();
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock1 成功");
try {
//随机休眠，帮助造成死锁环境
try {
Thread.sleep(r.nextInt(30));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
//线程 0 尝试获取 lock2
if (lock2.tryLock()) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock2 成功");
try {
taskComplete = true;
} finally {
lock2.unlock();
}
} else {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock2 失败");
}
} finally {
lock1.unlock();
}
//随机休眠，避免出现活锁
try {
Thread.sleep(r.nextInt(10));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
//标识任务是否完成
boolean taskComplete = false;
while (!taskComplete) {
lock2.lock();
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock2 成功");
try {
//随机休眠，帮助造成死锁环境
try {
Thread.sleep(r.nextInt(30));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
//线程2 尝试获取锁 lock1
if (lock1.tryLock()) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock1 成功");
try {
taskComplete = true;
} finally {
lock1.unlock();
}
} else {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 获取锁 lock1 失败");
}
} finally {
lock2.unlock();
}
//随机休眠，避免出现活锁
try {
Thread.sleep(r.nextInt(10));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
结果：
线程：Thread-0 获取锁 lock1 成功 线程：Thread-1 获取锁 lock2 成功 线程：Thread-1 获取锁 lock1 失败 线程：Thread-1 获取锁 lock2 成功 线程：Thread-0 获取锁 lock2 失败 线程：Thread-1 获取锁 lock1 成功 线程：Thread-0 获取锁 lock1 成功 线程：Thread-0 获取锁 lock2 成功
3. 按照一定的顺序加锁，破坏 “循环等待” 条件实例
/**
* 测试 按序申请资源，破坏 "循环等待" 条件
* @author ConstXiong
* @date 2019-09-24 15:26:23
*/
public class TestBreakLockCircleWait {
private static Object res1 = new Object();
private static Object res2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
Object first = res1;
Object second = res2;
//比较 res1 和 res2 的 hashCode,如果 res1 的 hashcode > res2，交换 first 和 second。保证 hashCode 小的对象先加锁
if (res1.hashCode() > res2.hashCode()) {
first = res2;
second = res1;
}
synchronized (first) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "获取资源 " + first + " 锁成功");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized(second) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "获取资源 " + second + " 锁成功");
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
Object first = res1;
Object second = res2;
//比较 res1 和 res2 的 hashCode,如果 res1 的 hashcode > res2，交换 first 和 second。保证 hashCode 小的对象先加锁
if (res1.hashCode() > res2.hashCode()) {
first = res2;
second = res1;
}
synchronized (first) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "获取资源 " + first + " 锁成功");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized(second) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "获取资源 " + second + " 锁成功");
}
}
}).start();
}
}
结果：
线程：Thread-0获取资源 java.lang.Object@7447157c 锁成功 线程：Thread-0获取资源 java.lang.Object@7a80f45c 锁成功 线程：Thread-1获取资源 java.lang.Object@7447157c 锁成功 线程：Thread-1获取资源 java.lang.Object@7a80f45c 锁成功
以上，是Java面试题【怎么避免死锁】的参考答案。
输出，是最好的学习方法。
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