1.什么是Java线程死锁异常ThreadDeadlockException
Java线程死锁是指两个或者多个线程相互持有对方需要的锁，并且等待对方释放锁的状态。如果出现死锁，那么这些线程将永远处于等待状态，程序也会一直运行下去，不会返回任何结果，我们称这种状态为线程死锁异常。
解决Java线程死锁异常问题是非常关键的，因为这涉及到 Java 程序的稳定和正常运行，如果死锁发生，不仅会影响程序运行，还会对系统资源造成浪费，从而导致系统变慢或崩溃。
2.线程死锁的原因
引起线程死锁的原因有很多，其中两种典型情况如下：
2.1.多个线程互相等待对方释放锁
这种情况是最常见的死锁场景。多个线程互相持有对方需要的锁，并且等待着对方释放锁。这种情况下，会出现所有线程都处于等待状态，永远不会继续执行下去。
下面的代码演示了两个线程互相等待对方释放锁的情况：
public class DeadLockDemo {
private static final Object LOCK1 = new Object();
private static final Object LOCK2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK1) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK2) {
System.out.println("Thread 1 lock LOCK2.");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK2) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK1) {
System.out.println("Thread 2 lock LOCK1.");
}
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}
在上面的例子中，t1 和 t2 两个线程都分别持有 LOCK1 和 LOCK2 两个锁，并且互相等待对方释放所占用的锁，从而导致死锁。
2.2.线程同时占用多个锁
线程同时占用多个锁也是一种常见的死锁场景。例如，线程 A 占用了锁 1，然后尝试获取锁 2；线程 B 占用了锁 2，然后尝试获取锁 1。这时就会出现死锁。
下面的代码演示了两个线程同时占用多个锁的情况：
public class DeadLockDemo {
private static final Object LOCK1 = new Object();
private static final Object LOCK2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK1) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK2) {
System.out.println("Thread 1 lock LOCK2.");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK2) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK1) {
System.out.println("Thread 2 lock LOCK1.");
}
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}
在上面的例子中，t1 线程占用了 LOCK1 锁，然后尝试获取 LOCK2 锁，而 t2 线程占用了 LOCK2 锁，然后尝试获取 LOCK1 锁，从而导致死锁。
3.如何解决线程死锁
解决线程死锁需要特殊的策略，以确保多个线程能够无阻碍地运行。下面介绍几种有效的方式来解决线程死锁问题。
3.1.避免使用多个锁
为了避免线程死锁，可以尽量简化代码，避免使用多个锁。如果你必须使用多个锁，请确保你需要的每个锁都符合你的预期，不要使用多于必须的锁。
以下是简化代码的例子：
public class DeadLockDemo {
private static final Object LOCK = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Thread 1 is done.");
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Thread 2 is done.");
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}
在上面的例子中，t1 和 t2 两个线程都使用了同一个锁（LOCK），这样就避免了使用多个锁的问题。
3.2.使用定时锁
另一种解决方法是使用定时锁（timed lock）来提前避免死锁。该方法允许程序员规定一个等待时间，如果锁超过这个等待时间没有被解除，那么就自动解除锁。这样即使存在死锁，也可以通过等待时间自动解锁。
下面是使用定时锁的例子：
public class DeadLockDemo {
private static final Object LOCK1 = new Object();
private static final Object LOCK2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK1) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK2) {
System.out.println("Thread 1 lock LOCK2.");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK2) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK1) {
System.out.println("Thread 2 lock LOCK1.");
}
}
});
t1.start();
t2.start();
// 等待 10 秒后检查是否有死锁
try {
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
ThreadMXBean bean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
long[] threadIds = bean.findDeadlockedThreads();
if (threadIds != null) {
ThreadInfo[] infos = bean.getThreadInfo(threadIds);
for (ThreadInfo info : infos) {
System.out.println("Deadlock found:");
System.out.println(info.getThreadName());
}
} else {
System.out.println("No deadlock found.");
}
}
}
在上面的例子中，程序启动两个线程（t1 和 t2），并且设置了一个等待时间（10 秒）。当等待时间结束后，程序会使用 Java 的 ThreadMXBean 类来检查是否存在死锁。如果存在死锁，程序会打印所有死锁的线程的名称。
3.3.使用死锁检查器
Java 还提供了死锁检查器（DeadlockDetector）来检查线程死锁。死锁检查器不仅可以检查死锁，还可以帮助程序员定位死锁的根本原因，以便更快地解决死锁问题。
下面是使用死锁检查器的例子：
public class DeadLockDemo {
private static final Object LOCK1 = new Object();
private static final Object LOCK2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK1) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK2) {
System.out.println("Thread 1 lock LOCK2.");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (LOCK2) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK1) {
System.out.println("Thread 2 lock LOCK1.");
}
}
});
t1.start();
t2.start();
// 检查死锁
DeadlockDetector detector = new DeadlockDetector();
boolean hasDeadlock = detector.detect();
if (hasDeadlock) {
System.out.println("Deadlock found.");
} else {
System.out.println("No deadlock found.");
}
}
}
在上面的例子中，程序启动两个线程（t1 和 t2），然后使用死锁检查器来检查死锁。如果检测到死锁，程序会打印 Deadlock found.，否则，程序会打印 No deadlock found.。
4.总结
Java 线程死锁是一种非常常见的异常，如果不加以解决，会给程序带来很多不可预料的问题。本文介绍了线程死锁的原因，并且列举了三种有效的方式来解决线程死锁的问题。需要注意的是，对于每种情况，应该根据具体场景来采取适当的措施，以避免死锁的产生。