Java死鎖

一、什麼是死鎖

死鎖是指在多線程編程中，兩個或多個線程相互等待，形成死循環的狀態，導致程序無法繼續執行。這種情況被稱為死鎖。

死鎖的發生是由於多個線程同時佔用對方需要的資源而無法釋放，從而形成相互等待的局面。

二、死鎖的必要條件

為了更好地理解死鎖，我們需要了解死鎖產生的必要條件，它們分別是：

1. 互斥條件（Mutual exclusion）：至少有一個資源是被獨佔的，意味著在一段時間內只有一個線程可以使用該資源。

2. 請求與保持條件（Hold and wait）：當一個線程持有一個資源時，它還可以申請其他資源，如果被其他線程佔用，則該線程會一直等待，直到其他線程釋放資源。

3. 不剝奪條件（No preemption）：已經分配的資源不能被其他的線程搶佔，只能由擁有它的線程自行釋放。

4. 循環等待條件（Circular wait）：若干個進程之間形成環形等待資源分配關係。

三、死鎖的解決方案

為了避免死鎖的發生，我們可以採用以下策略：

1. 破壞互斥條件：盡量減少共享資源的應用，或者採用並行化方法避免資源互斥。

2. 破壞請求與保持條件：向系統申請一次性獲取所有需要的資源，而不是逐個獲取資源。

3. 破壞不可剝奪條件：當一些資源被某個進程佔有但另一個進程要求該資源，操作系統可以將該資源從佔有它的進程取走，賦予要求該資源的進程。

4. 破壞循環等待條件：通過定義資源等級，按照規定的順序申請資源，減少進程之間的循環等待。

四、Java代碼示例

下面是一個簡單的Java代碼示例來演示死鎖的發生：

 public class DeadLock {
    private final Object lock1 = new Object();
    private final Object lock2 = new Object();

    public void executeThread1() {
        synchronized (lock1) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding lock1");

            try { Thread.sleep(1000); }
            catch (InterruptedException e) {}

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " waiting for lock2");

            synchronized (lock2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding lock1 and lock2");
            }
        }
    }

    public void executeThread2() {
        synchronized (lock2) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding lock2");

            try { Thread.sleep(1000); }
            catch (InterruptedException e) {}

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " waiting for lock1");

            synchronized (lock1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding lock1 and lock2");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock deadLock = new DeadLock();
        Thread thread1 = new Thread(() -> deadLock.executeThread1(), "Thread-1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> deadLock.executeThread2(), "Thread-2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

上述代碼中，有兩個線程，它們分別對兩個不同的互斥鎖進行同步。執行線程1的同時，會請求鎖2；執行線程2的同時，會請求鎖1。由於兩個線程之間在獲取資源時出現了循環等待的問題，所以最終會形成死鎖。