Java并发之不可思议的死循环详解

你好，关于“Java并发之不可思议的死循环详解”的攻略，我将从以下几个方面展开说明：

1. 产生死循环的原因

Java中死循环是指一个线程在执行某段代码时，由于某种原因，一直无法从该循环中退出，导致程序无法顺利结束。产生死循环的原因主要有以下几种：

• 对共享的数据进行操作时，没有使用同步机制，导致多个线程之间的并发访问出现问题。
• 在对象的等待/通知过程中，没有使用正确的等待方式，导致线程永远处于等待状态。
• 在进行IO操作时，出现了阻塞操作，导致线程一直处于等待状态。
• 程序中存在悬空的线程引用，造成内存泄漏。

2. 解决死循环的方法

解决死循环问题主要有以下几种方法：

• 给共享数据进行同步
• 给IO操作设置超时
• 避免悬空线程的引用

3. 示例说明

示例1：死锁问题

在多线程编程中，常常会遇到死锁的问题，死锁即多个线程相互等待，彼此都不能释放占有的资源从而无法继续执行。下面是一个死锁的示例：

public class DeadLockDemo {
    private static Object resourceA = new Object();
    private static Object resourceB = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            synchronized (resourceA) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
                synchronized (resourceB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
                }
            }
        });
        Thread threadB = new Thread(() -> {
            synchronized (resourceB) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
                synchronized (resourceA) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
                }
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}

在以上代码中，线程A获取了resourceA的锁，但是资源B的锁被线程B持有，此时线程A等待线程B释放锁，而线程B又需要获取resourceA的锁，但是该锁被线程A持有，所以两个线程都无法继续执行，最终导致死锁。

为了避免死锁问题，我们可以使用同步机制来保证共享资源在任何时刻只能被一个线程占有。解决示例中的死锁问题可以通过使用以下代码：

public class UnDeadLockDemo {
    private static Object resourceA = new Object();
    private static Object resourceB = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            synchronized (resourceA) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
                try {
                    Thread.sleep(500);//让线程跳过调度，避免相互等待导致的死锁
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (resourceB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
                }
            }
        });
        Thread threadB = new Thread(() -> {
            synchronized (resourceA) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
                synchronized (resourceB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
                }
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}

上述代码中线程A在获取resourceA的锁后，先sleep了500ms，此时线程B也获取到了resourceA的锁，并且立即尝试获取resourceB的锁，此时由于线程A处于睡眠状态，所以线程B能够顺利获取到resourceB的锁，从而避免了死锁问题。

示例2：使用ReentrantLock实现同步

在多线程编程中，为了保证线程安全，我们通常会使用synchronized关键字来对共享数据进行同步。除此之外，还可以使用java.util.concurrent包中提供的ReentrantLock类来实现同步，ReentrantLock类提供了比synchronized关键字更强大的同步机制，在某些场景下也更加灵活。下面是一个使用ReentrantLock类实现同步的示例代码：

public class ReentrantLockDemo {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private int count = 0;

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在以上代码中，lock.lock()获取锁，lock.unlock()释放锁，try-finally保证了即使在遇到异常情况的时候锁也能得到释放。

ReentrantLock类还提供了一些高级功能，例如可重入性、公平锁、可响应中断锁等，可以更好地和更复杂的应用场景进行结合使用。

4. 总结

使用同步机制是避免死循环问题的一种有效手段，而在选择同步机制时，也要根据不同的场景选择不同的同步方式。在Java中除了synchronized关键字，还可以使用Lock接口的实现类ReentrantLock来进行同步，ReentrantLock提供了更多的高级功能，可以更好地应对多线程编程中的各种问题。