Java面试必问-死锁终极篇(2)

当使用synchronized关键词提供的内置锁时，只要线程没有获得锁，那么就会永远等待下去，然而Lock接口提供了boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException方法，该方法可以按照固定时长等待锁，因此线程可以在获取锁超时以后，主动释放之前已经获得的所有的锁。通过这种方式，也可以很有效地避免死锁。

还是按照之前的例子，时序图如下：

时序图

下面系统阐述一下死锁的定义：所谓死锁，就是多个进程循环等待它方占有的资源而无限期的僵持下去的局面。这时，两个进程都被阻塞，并且保持下去，这种状况就是死锁（deadlock）.。死锁是指多个进程在运行过程中，因为争夺资源而造成的一种僵局，如果没有外力推进，处于僵局中的进程就无法继续执行。

死锁条件里面的竞争资源，可以是线程池里的线程、网络连接池的连接，中数据引擎提供的锁，等等一切可以被称作竞争资源的东西。

用个例子来看看这个死锁的特征：

final ExecutorService executorService = 
        Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Long> f1 = executorService.submit(new Callable<Long>() {
    public Long call() throws Exception {
        System.out.println("start f1");
        Thread.sleep(1000);//延时
        Future<Long> f2 = 
           executorService.submit(new Callable<Long>() {
            public Long call() throws Exception {
                System.out.println("start f2");
                return -1L;
            }
        });
        System.out.println("result" + f2.get());
        System.out.println("end f1");
        return -1L;
    }
});

在这个例子中，线程池的任务1依赖任务2的执行结果，但是线程池是单线程的，也就是说任务1不执行完，任务2永远得不到执行，那么因此造成了死锁。原因图解如下：

线程池死锁

执行jstack命令，可以看到如下内容：

"pool-1-thread-1" prio=5 tid=0x00007ff4c10bf800 nid=0x3b03 waiting on condition [0x000000011628c000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000007ea51cf40> (a java.util.concurrent.FutureTask$Sync)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:186)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:834)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:994)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1303)
    at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerGet(FutureTask.java:248)
    at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:111)
    at com.test.TestMain$1.call(TestMain.java:49)
    at com.test.TestMain$1.call(TestMain.java:37)
    at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:334)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:166)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1145)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:615)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

可以看到当前线程wait在java.util.concurrent.FutureTask对象上。

解决办法：扩大线程池线程数 or 任务结果之间不再互相依赖。

作者开始在muduo/base中封装了和网络无关的一些操作，如日志、时间、队列、互斥量、条件变量、线程、线程池等，给后面网络库的设计带来了极大便利。同步嵌套是产生死锁的常见情景，从上面的代码中我们可以看出，当t1线程拿到锁a后，睡眠2秒，此时线程t2刚好拿到了b锁，接着要获取a锁，但是此时a锁正好被t1线程持有，因此只能等待t1线程释放锁a，但遗憾的是在t1线程内又要求获取到b锁，而b锁此时又被t2线程持有，到此结果就是t1线程拿到了锁a同时在等待t2线程释放锁b，而t2线程获取到了锁b也同时在等待t1线程释放锁a，彼此等待也就造成了线程死锁问题。死锁通常发生在多个线程同时但以不同的顺序请求同一组锁的时候，死锁会让你的程序挂起无法完成任务。

// 连接1
final MultiThreadedHttpConnectionManager connectionManager1 = new MultiThreadedHttpConnectionManager();
final HttpClient httpClient1 = new HttpClient(connectionManager1);
httpClient1.getHttpConnectionManager().getParams().setMaxTotalConnections(1);  //设置整个连接池最大连接数
// 连接2
final MultiThreadedHttpConnectionManager connectionManager2 = new MultiThreadedHttpConnectionManager();
final HttpClient httpClient2 = new HttpClient(connectionManager2);
httpClient2.getHttpConnectionManager().getParams().setMaxTotalConnections(1);  //设置整个连接池最大连接数
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
executorService.submit(new Runnable() {
    public void run() {
        try {
            PostMethod httpost = new PostMethod("http://www.baidu.com");
            System.out.println(">>>> Thread A execute 1 >>>>");
            httpClient1.executeMethod(httpost);
            Thread.sleep(5000l);
            System.out.println(">>>> Thread A execute 2 >>>>");
            httpClient2.executeMethod(httpost);
            System.out.println(">>>> End Thread A>>>>");
        } catch (Exception e) {
            // ignore
        }
    }
});
executorService.submit(new Runnable() {
    public void run() {
        try {
            PostMethod httpost = new PostMethod("http://www.baidu.com");
            System.out.println(">>>> Thread B execute 2 >>>>");
            httpClient2.executeMethod(httpost);
            Thread.sleep(5000l);
            System.out.println(">>>> Thread B execute 1 >>>>");
            httpClient1.executeMethod(httpost);
            System.out.println(">>>> End Thread B>>>>");
        } catch (Exception e) {
            // ignore
        }
    }
});

整个过程图解如下：

连接池死锁

在死锁产生后，我们用jstack工具查看一下当前线程堆栈信息，可以看到如下内容：

"pool-1-thread-2" prio=5 tid=0x00007faa7909e800 nid=0x3b03 in Object.wait() [0x0000000111e5d000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    - waiting on <0x00000007ea73f498> (a org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager$ConnectionPool)
    at org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager.doGetConnection(MultiThreadedHttpConnectionManager.java:518)
    - locked <0x00000007ea73f498> (a org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager$ConnectionPool)
    at org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager.getConnectionWithTimeout(MultiThreadedHttpConnectionManager.java:416)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpMethodDirector.executeMethod(HttpMethodDirector.java:153)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpClient.executeMethod(HttpClient.java:397)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpClient.executeMethod(HttpClient.java:323)
    at com.test.TestMain$2.run(TestMain.java:79)
    at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:471)
    at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:334)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:166)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1145)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:615)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
"pool-1-thread-1" prio=5 tid=0x00007faa7a039800 nid=0x3a03 in Object.wait() [0x0000000111d5a000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    - waiting on <0x00000007ea73e0d0> (a org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager$ConnectionPool)
    at org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager.doGetConnection(MultiThreadedHttpConnectionManager.java:518)
    - locked <0x00000007ea73e0d0> (a org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager$ConnectionPool)
    at org.apache.commons.httpclient.MultiThreadedHttpConnectionManager.getConnectionWithTimeout(MultiThreadedHttpConnectionManager.java:416)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpMethodDirector.executeMethod(HttpMethodDirector.java:153)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpClient.executeMethod(HttpClient.java:397)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpClient.executeMethod(HttpClient.java:323)
    at com.test.TestMain$1.run(TestMain.java:61)
    at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:471)
    at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:334)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:166)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1145)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:615)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

当然，我们在这里只是一些极端情况的假定，假如线程在使用完连接池之后很快就归还，在归还连接数后才占用下一个连接池，那么死锁也就不会发生。

在我的理解当中，死锁就是“两个任务以不合理的顺序互相争夺资源”造成，因此为了规避死锁，应用程序需要妥善处理资源获取的顺序。

聊到计算视觉及时下对这项技术的主流应用，黄博士说“计算视觉是一个从二维世界往三维世界的一个逆过程，实际上是一个病态问题。即官方rar应用自带的性能测试，测试模拟解压缩环境下cpu的处理速度（因为规避闪存影响没有实际调用i/o），亮点是可以随意设定线程数，耗时较短只有1分钟而且不在很多厂商的白名单里面。在实际进行中，针对当前酒店婚宴上菜过程中所存在的问题，需要做到：在上菜时，需要与司仪提前做好沟通，当司仪宣布婚宴开始后，此时厨师长就需要及时下达命令开始上菜，相应传菜生提前做好准备，一声令下后就要依次分区进行上菜。

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