死锁原理与预防[编辑 | 编辑源代码]

定义与基本条件[编辑 | 编辑源代码]

死锁（Deadlock）指两个或多个线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。若无外力干涉，这些线程将无法继续推进。死锁的发生必须同时满足以下四个必要条件（Coffman条件）：

互斥条件：资源一次只能被一个线程占用。
占有并等待：线程持有至少一个资源，并等待获取其他被占用的资源。
非抢占条件：已分配给线程的资源不能被其他线程强行夺取。
循环等待条件：存在一个线程的循环等待链，每个线程都在等待下一个线程所占用的资源。

数学描述（使用集合论表示）： $Deadlock = {T_{1}, T_{2}, \dots, T_{n} ∣ T_{i} \to T_{i + 1} 的等待关系形成环}$

代码示例分析[编辑 | 编辑源代码]

以下Java代码展示了一个典型的死锁场景：

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

    public static void main(String[] args) {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            synchronized (lock1) {
                System.out.println("ThreadA持有lock1");
                try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
                synchronized (lock2) {
                    System.out.println("ThreadA获取lock2");
                }
            }
        });

        Thread threadB = new Thread(() -> {
            synchronized (lock2) {
                System.out.println("ThreadB持有lock2");
                synchronized (lock1) {
                    System.out.println("ThreadB获取lock1");
                }
            }
        });

        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}

输出结果可能为：

ThreadA持有lock1
ThreadB持有lock2
（程序无限挂起）

关键点说明：

线程A持有`lock1`后尝试获取`lock2`
线程B持有`lock2`后尝试获取`lock1`
双方互相阻塞，形成循环等待

死锁检测与诊断[编辑 | 编辑源代码]

Java工具链[编辑 | 编辑源代码]

1. 使用`jstack`命令生成线程转储：

   jstack <pid> > thread_dump.txt

2. 查找输出中的`deadlock`关键词，典型报告如下：

   Found one Java-level deadlock:
   "ThreadB":
     waiting to lock monitor 0x00007f88a8003e58 (object 0x000000076ab270c8)
     which is held by "ThreadA"
   "ThreadA":
     waiting to lock monitor 0x00007f88a8003f98 (object 0x000000076ab270d8)
     which is held by "ThreadB"

可视化分析[编辑 | 编辑源代码]

预防策略[编辑 | 编辑源代码]

策略	实现方法	示例
破坏互斥条件	使用共享资源（如读写锁）	`ReentrantReadWriteLock`
破坏占有并等待	一次性申请所有资源	// 使用原子操作获取所有锁 while(!tryLockAll(lock1, lock2)) { releaseLocks(); backoff(); }
破坏非抢占条件	设置超时机制	lock.tryLock(500, TimeUnit.MILLISECONDS)
破坏循环等待	规定资源请求顺序	// 总是先申请lock1再申请lock2

实际案例：数据库事务死锁[编辑 | 编辑源代码]

场景描述：

事务T1先更新账户A再更新账户B
事务T2先更新账户B再更新账户A

解决方案：

-- 规定所有事务必须按字母顺序操作账户
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 'A';
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 'B';
COMMIT;

高级话题：哲学家就餐问题[编辑 | 编辑源代码]

经典同步问题演示死锁：

解决方案：

限制最多4位哲学家同时就餐
使用资源分级（筷子编号，总是先拿小号筷子）

页面模块:Message box/ambox.css没有内容。

总结[编辑 | 编辑源代码]

死锁的四个必要条件缺一不可
预防策略围绕破坏必要条件展开
实际开发中应优先使用`java.util.concurrent`工具包
复杂系统建议结合静态分析和运行时检测