【JAVA】：万字长篇带你了解JAVA并发编程-死锁优化【六】

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【JAVA】：万字长篇带你了解JAVA并发编程-并发编程的优化【六】

并发编程的优化

避免死锁

在多线程编程中，死锁是一个常见的问题。当多个线程同时请求多个资源，并且这些资源相互依赖于对方释放资源时，就可能发生死锁。死锁会导致程序的停滞，进而影响系统的性能和可用性。

死锁产生的条件

互斥条件：进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问，若其他进程访问该资源，只能等待，直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
请求和保持条件：进程获得一定的资源之后，又对其他资源发出请求，但是该资源可能被其他进程占有，此事请求阻塞，但又对自己获得的资源保持不放
不可剥夺条件：是指进程已获得的资源，在未完成使用之前，不可被剥夺，只能在使用完后自己释放
环路等待条件：是指进程发生死锁后，必然存在一个进程–资源之间的环形链死锁问题

避免死锁的方式

避免无谓的锁竞争

无谓的锁竞争是指当线程获取到一个锁后，并不需要它继续保持该锁的所有权，但依然在持有锁的情况下等待其他资源的释放。这种情况下，如果其他线程也需要该锁，就可能导致死锁的发生。因此，在编写代码时，我们应该尽量避免无谓的锁竞争，只有在必要的时候才去获取和释放锁。
按顺序获取锁

当多个线程需要获取多个锁时，为了避免死锁，我们可以约定一个获取锁的顺序，而且所有线程都按照这个顺序来获取锁。这样，即使出现了争抢资源的情况，由于按照相同的顺序获取锁，就不会发生循环等待的情况，从而避免了死锁的发生。
使用定时锁

Java提供了一种定时锁的机制，即在尝试获取锁的时候，设定一个等待的时间，在超过这个时间之后，如果还没能获取到锁，就主动放弃锁。这样可以避免线程无限等待的情况，提高系统的可用性。
使用并发工具类

在Java中，有很多并发工具类可以帮助我们更方便地处理多线程编程中的问题，避免死锁的发生。例如，使用ConcurrentHashMap代替Hashtable，使用ConcurrentLinkedQueue代替LinkedList等。这些并发工具类已经内部实现了线程安全的机制，可以有效地避免死锁的问题。
避免线程持有锁的时间过长

当一个线程持有一个锁并长时间不释放时，就会阻塞其他线程的访问，并且增加了出现死锁的概率。因此，我们需要尽量缩短线程持有锁的时间，及时释放锁，以便其他线程能够及时获取锁并继续工作。
仔细设计资源申请顺序

在设计多线程程序时，我们要仔细考虑资源申请的顺序。尽量避免一个线程同时申请多个资源，以免造成资源的竞争和死锁的发生。如果多个线程都需要获取同一组资源，可以考虑引入一个资源分配器，通过分配器来按照一定的策略来分配资源，避免资源的竞争。
使用避免死锁的算法

在一些特殊情况下，即使遵循了以上的原则，仍然无法避免死锁的发生。这时，我们可以使用一些避免死锁的算法，例如银行家算法、资源分级算法等。这些算法可以通过动态地检测和避免死锁，保证系统的正常运行。

死锁例程代码

/*** @author 孔翔* @since 2023-11-08* copyright for author : 孔翔 at 2023-11-08* java-study*/
public class Deadlock {private static Object obj1 = new Object();private static Object obj2 = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(new Thread1()).start();new Thread(new Thread2()).start();}private static class Thread1 implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (obj1) {System.out.println("Thread1 拿到 obj1 的锁");try {//停顿2秒的意义在于，让thread2线程拿到obj2的锁Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (obj2) {System.out.println("Thread1 拿到 obj2 的锁");}}}}private static class Thread2 implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (obj2) {System.out.println("Thread2 拿到 obj2 的锁");try {//停顿2秒的意义在于，让thread1线程拿到obj1的锁Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (obj1) {System.out.println("Thread2 拿到 obj1 的锁");}}}}}

在这里插入图片描述
产生死锁问题

使用Jps+Jstack查看进程死锁问题

使用jps命令查看运行中的进程
在这里插入图片描述
使用jstack命令查看进程java的具体线程信息

总结：
死锁是多线程编程中常见的问题，对系统的性能和可用性有很大的影响。为了避免死锁的发生，我们可以遵循一些原则，如避免无谓的锁竞争、按顺序获取锁、使用定时锁、使用并发工具类等。同时，我们还需要仔细设计资源申请顺序，缩短持有锁的时间，并且可以引入一些避免死锁的算法来保证系统的正常运行。通过合理地选择和应用这些方法，我们可以有效地解决死锁问题，提高系统的性能和可靠性。