1.死锁是什么？

死锁一定发生在并发环境中，死锁是一种状态，当两个(或者多个线程)相互持有对方所需要的资源，却又都不主动释放手中持有的资源，导致大家都获取不到自己想要的资源，所有相关的线程无法继续执行。

2.死锁案例

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** @author weijie* @date 2020/4/28 10:43*/
public class DeadLockDemo {Object o1 = new Object();Object o2 = new Object();class Task1 implements Runnable{@Overridepublic void run() {synchronized (o1){System.out.println("task1 start ...");String threadName = Thread.currentThread().getName();System.out.print(threadName + "获取i1对象锁--->");/*** 阻塞当前线程*/try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (o2){System.out.println("获取i2对象锁");}System.out.println("task2 end ...");}}}class Task2 implements Runnable{@Overridepublic void run() {synchronized (o2) {System.out.println("task2 start ...");String threadName = Thread.currentThread().getName();System.out.print(threadName + "获取i2对象锁--->");synchronized (o1) {System.out.println("获取i1对象锁");}System.out.println("task 2 end ...");}}}public static void main(String[] args) {DeadLockDemo deadLockDemo = new DeadLockDemo();ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);executorService.submit(deadLockDemo.new Task1());executorService.submit(deadLockDemo.new Task2());}}

3.死锁必须满足的四个条件？

互斥条件：每个资源同时只能被一个线程使用。线程A占用了，线程B一定不能使用，必须等线程A释放资源后，线程B才能继续使用。
请求与保持条件：也就是说当线程A占用资源时，由于线程A有其他业务逻辑导致线程阻塞等，此时不能自动释放资源，如果自动释放资源那就不会发生死锁问题。
不剥夺条件：当线程A占用资源时，不能被线程B剥夺、抢占资源。

4.如何用命令行和代码定位死锁？

1.通过命令行定位

通过jps指令获取服务进程id

56402 MustDeadLock
56403 Launcher
56474 Jps
55051 KotlinCompileDaemon

jstack pid指令来打印信息，会出现“Found one Java-level deadlock”表示死锁，接着我们可以通过打印信息定位死锁问题

Found one Java-level deadlock:
=============================
"t2":waiting to lock monitor 0x00007fa06c004a18 (object 0x000000076adabaf0, a java.lang.Object),which is held by "t1"
"t1":waiting to lock monitor 0x00007fa06c007358 (object 0x000000076adabb00, a java.lang.Object),which is held by "t2"Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"t2":at lesson67.MustDeadLock.run(MustDeadLock.java:31)- waiting to lock <0x000000076adabaf0> (a java.lang.Object)- locked <0x000000076adabb00> (a java.lang.Object)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"t1":at lesson67.MustDeadLock.run(MustDeadLock.java:19)- waiting to lock <0x000000076adabb00> (a java.lang.Object)- locked <0x000000076adabaf0> (a java.lang.Object)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)Found 1 deadlock

在这里它首先会打印“Found one Java-level deadlock”，表明“找到了一个死锁”。
然后是更详细的信息，从中间这部分的信息中可以看出：
t2 线程想要去获取这个尾号为 af0 的锁对象，但是它被 t1 线程持有，同时 t2 持有尾号为 b00 的锁对象；相反，t1 想要获取尾号为 b00 的锁对象，但是它被 t2 线程持有，同时 t1 持有的却是尾号为 af0 的锁对象，这就形成了一个依赖环路，发生了死锁。最后它还打印出了“Found 1 deadlock.”，

可以看出，jstack 工具不但帮我们找到了死锁，甚至还把哪个线程、想要获取哪个锁、形成什么样的环路都告诉我们了，当我们有了这样的信息之后，死锁就非常容易定位了，所以接下来我们就可以进一步修改代码，来避免死锁了。

2.代码定位死锁

ThreadMXBean用来定位死锁问题

在main方法中添加如下代码：

        //保证发生死锁Thread.sleep(3000);System.out.println("定位死锁信息");ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();long[] deadlockedThreads = threadMXBean.findDeadlockedThreads();if(deadlockedThreads != null && deadlockedThreads.length > 0){for (int i= 0; i < deadlockedThreads.length; i++){long deadlockedThread = deadlockedThreads[i];ThreadInfo threadInfo = threadMXBean.getThreadInfo(deadlockedThread);System.out.println("线程id为"+threadInfo.getThreadId()+",线程名为" + threadInfo.getThreadName()+"的线程已经发生死锁，需要的锁正被线程"+threadInfo.getLockOwnerName()+"持有。");}}

在这里插入图片描述
可以看出，ThreadMXBean 也可以帮我们找到并定位死锁，如果我们在业务代码中加入这样的检测，那我们就可以在发生死锁的时候及时地定位，同时进行报警等其他处理，也就增强了我们程序的健壮性。

5.经典的哲学家问题

1.问题描述

哲学家就餐问题也被称为刀叉问题，或者吃面问题。我们先来描述一下这个问题所要说明的事情，这个问题如下图所示：

在这里插入图片描述

有 5 个哲学家，他们面前都有一双筷子，即左手有一根筷子，右手有一根筷子。当然，这个问题有多个版本的描述，可以说是筷子，也可以说是一刀一叉，因为吃牛排的时候，需要刀和叉，缺一不可，也有说是用两把叉子来吃意大利面。这里具体是刀叉还是筷子并不重要，重要的是必须要同时持有左右两边的两个才行，也就是说，哲学家左手要拿到一根筷子，右手也要拿到一根筷子，在这种情况下哲学家才能吃饭。为了方便理解，我们选取和我国传统最贴近的筷子来说明这个问题。

为什么选择哲学家呢？因为哲学家的特点是喜欢思考，所以我们可以把哲学家一天的行为抽象为思考，然后吃饭，并且他们吃饭的时候要用一双筷子，而不能只用一根筷子。

1. 主流程

我们来看一下哲学家就餐的主流程。哲学家如果想吃饭，他会先尝试拿起左手的筷子，然后再尝试拿起右手的筷子，如果某一根筷子被别人使用了，他就得等待他人用完，用完之后他人自然会把筷子放回原位，接着他把筷子拿起来就可以吃了（不考虑卫生问题）。这就是哲学家就餐的最主要流程。

2. 流程的伪代码

我们来看一下这个流程的伪代码，如下所示：

while(true) { // 思考人生、宇宙、万物...think();// 思考后感到饿了，需要拿筷子开始吃饭pick_up_left_chopstick();pick_up_right_chopstick();eat();put_down_right_chopstick();put_down_left_chopstick();// 吃完饭后，继续思考人生、宇宙、万物...
}

while(true) 代表整个是一个无限循环。在每个循环中，哲学家首先会开始思考，思考一段时间之后（这个时间长度可以是随机的），他感到饿了，就准备开始吃饭。在吃饭之前必须先拿到左手的筷子，再拿到右手的筷子，然后才开始吃饭；吃完之后，先放回右手的筷子，再放回左手的筷子；由于这是个 while 循环，所以他就会继续思考人生，开启下一个循环。这就是整个过程。

3.有死锁和资源耗尽的风险

这里存在什么风险呢？就是发生死锁的风险。如下面的动画所示：
在这里插入图片描述
根据我们的逻辑规定，在拿起左手边的筷子之后，下一步是去拿右手的筷子。大部分情况下，右边的哲学家正在思考，所以当前哲学家的右手边的筷子是空闲的，或者如果右边的哲学家正在吃饭，那么当前的哲学家就等右边的哲学家吃完饭并释放筷子，于是当前哲学家就能拿到了他右手边的筷子了。

但是，如果每个哲学家都同时拿起左手的筷子，那么就形成了环形依赖，在这种特殊的情况下，每个人都拿着左手的筷子，都缺少右手的筷子，那么就没有人可以开始吃饭了，自然也就没有人会放下手中的筷子。这就陷入了死锁，形成了一个相互等待的情况。

4.代码演示

代码如下所示：

package com.netty.rpc.test.util;import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;public class DiningPhilosophers {public static class Philosopher implements Runnable {private Object leftChopstick;private Object rightChopstick;public Philosopher(Object leftChopstick, Object rightChopstick) {this.leftChopstick = leftChopstick;this.rightChopstick = rightChopstick;}@Overridepublic void run() {try {while (true) {doAction("思考人生、宇宙、万物、灵魂...");synchronized (leftChopstick) {doAction("拿起左边的筷子");synchronized (rightChopstick) {doAction("拿起右边的筷子");doAction("吃饭");doAction("放下右边的筷子");}doAction("放下左边的筷子");}}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}private void doAction(String action) throws InterruptedException {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + action);Thread.sleep((long) (Math.random() * 10));}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Philosopher[] philosophers = new Philosopher[5];Object[] chopsticks = new Object[philosophers.length];for (int i = 0; i < chopsticks.length; i++) {chopsticks[i] = new Object();}for (int i = 0; i < philosophers.length; i++) {Object leftChopstick = chopsticks[i];Object rightChopstick = chopsticks[(i + 1) % chopsticks.length];philosophers[i] = new Philosopher(rightChopstick, leftChopstick);new Thread(philosophers[i], "哲学家" + (i + 1) + "号").start();}Thread.sleep(1000 * 10);ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();long[] deadlockedThreads = threadMXBean.findDeadlockedThreads();if(deadlockedThreads != null && deadlockedThreads.length > 0){for (int i= 0; i < deadlockedThreads.length; i++){long deadlockedThread = deadlockedThreads[i];ThreadInfo threadInfo = threadMXBean.getThreadInfo(deadlockedThread);System.out.println("线程id为"+threadInfo.getThreadId()+",线程名为" + threadInfo.getThreadName()+"的线程已经发生死锁，需要的锁正被线程"+threadInfo.getLockOwnerName()+"持有。");}}}
}

运行后截图：
在这里插入图片描述
哲学家 1、3、2、4、5 几乎同时开始思考，然后，假设他们思考的时间比较相近，于是他们都在几乎同一时刻想开始吃饭，都纷纷拿起左手的筷子，这时就陷入了死锁状态，没有人可以拿到右手的筷子，也就没有人可以吃饭，于是陷入了无穷等待，这就是经典的哲学家就餐问题。

5.多种解决方案

对于这个问题我们该如何解决呢？有多种解决方案，这里我们讲讲其中的几种。前面我们讲过，要想解决死锁问题，只要破坏死锁四个必要条件的任何一个都可以。

1. 服务员检查

第一个解决方案就是引入服务员检查机制。比如我们引入一个服务员，当每次哲学家要吃饭时，他需要先询问服务员：我现在能否去拿筷子吃饭？此时，服务员先判断他拿筷子有没有发生死锁的可能，假如有的话，服务员会说：现在不允许你吃饭。这是一种解决方案。

2. 领导调节

我们根据上一讲的死锁检测和恢复策略，可以引入一个领导，这个领导进行定期巡视。如果他发现已经发生死锁了，就会剥夺某一个哲学家的筷子，让他放下。这样一来，由于这个人的牺牲，其他的哲学家就都可以吃饭了。这也是一种解决方案。

3. 改变一个哲学家拿筷子的顺序

我们还可以利用死锁避免策略，那就是从逻辑上去避免死锁的发生，比如改变其中一个哲学家拿筷子的顺序。我们可以让 4 个哲学家都先拿左边的筷子再拿右边的筷子，但是有一名哲学家与他们相反，他是先拿右边的再拿左边的，这样一来就不会出现循环等待同一边筷子的情况，也就不会发生死锁了。

死锁解决
我们把“改变一个哲学家拿筷子的顺序”这件事情用代码来写一下，修改后的 main 方法如下：

        Philosopher[] philosophers = new Philosopher[5];Object[] chopsticks = new Object[philosophers.length];for (int i = 0; i < chopsticks.length; i++) {chopsticks[i] = new Object();}for (int i = 0; i < philosophers.length; i++) {Object leftChopstick = chopsticks[i];Object rightChopstick = chopsticks[(i + 1) % chopsticks.length];if (i == philosophers.length - 1){philosophers[i] = new Philosopher(rightChopstick, leftChopstick);}else{philosophers[i] = new Philosopher(leftChopstick, rightChopstick);}
//            philosophers[i] = new Philosopher(rightChopstick, leftChopstick);new Thread(philosophers[i], "哲学家" + (i + 1) + "号").start();}

if (i == philosophers.length - 1) ，在这种情况下，我们给它传入的筷子顺序恰好相反，这样一来，他拿筷子的顺序也就相反了，他会先拿起右边的筷子，再拿起左边的筷子。那么这个程序运行的结果，是所有哲学家都可以正常地去进行思考和就餐了，并且不会发生死锁。