Java编程之多线程死锁与线程间通信简单实现代码

死锁定义

如果释放互斥量锁时有多个线程阻塞，所有阻塞在该互斥量的线程都会变成可运行状态，其中第一个变成可运行状态的线程获得互斥量的锁，其他线程会再次阻塞。这里篮子是一个互斥区，每次放鸡蛋是互斥的，每次取鸡蛋也是互斥的，a线程放鸡蛋，如果这时b线程要取鸡蛋，由于a没有释放锁，b线程处于等待状态，进入阻塞队列，放鸡蛋之后，要通知b线程取鸡蛋，b线程进入就绪队列，反过来，b线程取鸡蛋，如果a线程要放 鸡蛋，由于b线程没有释放锁，a线程处于等待状态，进入阻塞队列，取鸡蛋之后，要通知a线程放鸡蛋，a线程进入就绪队列。对互斥量加锁后，其他线程试图对互斥量加锁时都会被阻塞直到互斥量的锁释放（注意如果线程试图对同一个互斥量加锁两次，那么它自身就会陷入阻塞，即死锁状态。

public class MyDeadLockTest {
 public static void main(String[] args){
  Object obj1 = new Object();
  Thread thread1 = new Thread(new DeadRes(true,obj1));
  Thread thread2 = new Thread(new DeadRes(false,obj1));
  thread1.start();
  thread2.start();
 }
}
class DeadRes implements Runnable{
 boolean flag;
 Object obj;
 public DeadRes(boolean flag, Object obj1) {
  this.flag = flag;
  this.obj = obj1;
 }
 @Override
 public void run() {
   if(flag){
    synchronized (DeadRes.class){
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" acquie lock is DeadRes.class");
     synchronized (obj){
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" acquie lock is obj");
     }
    }
   }else{
    synchronized (obj){
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" acquie lock is obj");
     synchronized (DeadRes.class){
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" acquie lock is DeadRes.class");
     }
    }
   }
 }
}

执行结果如下图：

Thread-1 acquie lock is obj
Thread-0 acquie lock is DeadRes.class

当然每次执行的结果不一样，有可能是一种和谐状态，没有发生死锁，此时为保证每次死锁，可以让run()方法中，执行while(true)循环，这样保证了每次必定发生死锁；当然实际应用中java多线程死锁，我们应该尽量避免死锁，当有多线程操作多个共同资源的时候，避免发生同一锁对象的同步嵌套。

线程间的通讯—-生产者与消费者模式

brian goetz对线程安全比较恰当的定义：当多个线程访问一个对象时，如果不考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调度方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那这个对象就是线程安全的。上述代码与前面不同的是我们同时创建了两个新实例accountingsyncbad，然后启动两个不同的线程对共享变量i进行操作，但很遗憾操作结果是1452317而不是期望结果2000000，因为上述代码犯了严重的错误，虽然我们使用synchronized修饰了increase方法，但却new了两个不同的实例对象，这也就意味着存在着两个不同的实例对象锁，因此t1和t2都会进入各自的对象锁，也就是说t1和t2线程使用的是不同的锁，因此线程安全是无法保证的。但是如果有多个生产者和多个消费者，上面的代码是有问题，比如2个生产者，2个消费者，运行结果就可能出现生产的1个商品生产了一次而被消费了2次，或者连续生产2个商品而只有1个被消费，这是因为此时共有4个线程在操作resource对象r, 而notify()唤醒的是线程池中第1个wait()的线程，所以生产者执行notify()时，唤醒的线程有可能是另1个生产者线程，这个生产者线程从wait()中醒来后不会再判断flag，而是直接向下运行打印出一个新的商品，这样就出现了连续生产2个商品。

public class ThreadProConsume {
 public static void main(String[] args){
  Product product = new Product();
  Thread thread1 = new Thread(new Producer(product));
  Thread thread2 = new Thread(new Consumer(product));
  thread1.start();
  thread2.start();
 }
}
class Product{
 String name;
 private int count = 1;
 boolean flag = false;
 public synchronized void set(String name){
  if(flag){
   try {
    this.wait();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  this.name = name +"--"+count++;
  flag = true;
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" produce num : "+this.name);
  this.notify();
 }
 public synchronized void out(){
  if(!flag){
   try {
    this.wait();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" consume num is : "+this.name);
  flag = false;
  this.notify();
 }
}
class Producer implements Runnable{
 Product res;
 public Producer(Product product) {
  this.res = product;
 }
 @Override
 public void run() {
  while(true){
   res.set("guyue");
  }
 }
}
class Consumer implements Runnable{
 Product res;
 public Consumer(Product product) {
  this.res = product;
 }
 @Override
 public void run() {
  while(true){
   res.out();
  }
 }
}

执行结果如图：

Thread-1 consume num is : guyue--3938
Thread-0 produce num : guyue--3939
Thread-1 consume num is : guyue--3939
Thread-0 produce num : guyue--3940
Thread-1 consume num is : guyue--3940
Thread-0 produce num : guyue--3941
Thread-1 consume num is : guyue--3941

当超过两个以上线程操作的时候，这里需要在set()与out()方法中的if判断改为while，并且notif方法，改为notifyAll()，这样多个线程操作的时候，便可以交替进行，具体代码如下：

public class ThreadProConsume {
 public static void main(String[] args){
  Product product = new Product();
  Thread thread1 = new Thread(new Producer(product));
  Thread thread3 = new Thread(new Producer(product));
  Thread thread2 = new Thread(new Consumer(product));
  Thread thread4 = new Thread(new Consumer(product));
  thread1.start();
  thread3.start();
  thread2.start();
  thread4.start();
 }
}
class Product{
 String name;
 private int count = 1;
 boolean flag = false;
 public synchronized void set(String name){
  while(flag){
   try {
    this.wait();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  this.name = name +"--"+count++;
  flag = true;
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" produce num : "+this.name);
  this.notifyAll();
 }
 public synchronized void out(){
  while (!flag){
   try {
    this.wait();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" consume num is : "+this.name);
  flag = false;
  this.notifyAll();
 }
}

执行结果如下：

Thread-0 produce num : guyue--50325
Thread-2 consume num is : guyue--50325
Thread-1 produce num : guyue--50326
Thread-3 consume num is : guyue--50326
Thread-0 produce num : guyue--50327
Thread-2 consume num is : guyue--50327
Thread-1 produce num : guyue--50328
Thread-3 consume num is : guyue--50328

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