面试八股文-死锁
死锁的四个必要条件（"Coffman条件"）
1.互斥条件：至少有一个资源是非共享的，必须由一个线程独占。
2.占有并等待：一个线程已经持有了一个资源，但还在请求其他资源并等待，而这些资源已被其他线程持有。
3.不可剥夺：资源不能被强行从线程中剥夺，必须由线程主动释放。
4.环形等待：存在一个环形链，即线程A等待线程B持有的资源，线程B又等待线程C持有的资源，依此类推，最后一个线程又等待线程A的资源，形成环路。
避免死锁的方案
为了避免死锁，可以从打破上述四个必要条件入手，主要有以下几种常用的方案：
- 破坏互斥条件
- 共享资源：尽可能避免将资源设置为互斥的。如果资源可以并发访问，则不会产生死锁。例如，读写锁（ReadWriteLock）可以允许多个线程同时读取数据而不互相阻塞。
- 破坏占有并等待条件
- 一次性申请所有资源：确保线程在进入临界区时一次性申请所需的所有资源，避免线程在获得部分资源后再去请求其他资源时发生死锁。例如，使用数据库连接时，提前申请好所有的锁和资源，而不是在过程中逐步申请。
- 非阻塞算法：使用非阻塞锁设计，例如采用乐观锁、CAS（Compare And Swap）等，避免在等待时阻塞。
- 破坏不可剥夺条件
- 可剥夺锁：如果一个线程已经占有了某些资源，但又无法得到其他资源时，可以暂时释放当前占有的资源，稍后重新尝试。这样可以避免资源长时间被占有，减小死锁的可能性。比如在数据库事务处理中，遇到锁冲突时回滚并重试。
- 破坏环形等待条件
- 资源顺序编号法：将所有的资源按照某个顺序编号，要求所有线程必须按照编号顺序请求资源，保证不会形成环路。例如，要求所有线程首先请求编号最小的资源，接着是第二小的资源，依此类推。这可以有效防止环形等待的产生。
- 超时机制：给每个线程设置一个超时时间，如果线程在一定时间内无法获取所需资源，就主动放弃并回滚操作，从而避免长时间等待导致的死锁。
常见的死锁解决方案
- 死锁预防
- 死锁预防就是通过编程或者系统设计确保某些死锁条件不成立。
- 避免同时持有多个资源：尽可能将任务分解，使得每个线程只需要持有一个资源。
- 提高并发粒度：将锁的粒度调细，避免多个线程频繁竞争同一个资源。
- 避免循环等待：通过资源分配顺序确保不会发生循环等待。
- 死锁检测与恢复
- 死锁检测算法：通过系统检测当前的资源占用状态，判断是否存在死锁。如果检测到死锁，可以选择强制终止某个线程以释放资源。例如，银行家算法（Banker’s Algorithm）是一种经典的死锁检测与避免的算法。
- 资源回收：一旦检测到死锁，系统可以选择回收某些线程占有的资源，强制它们放弃操作，以恢复系统的正常运行。
- 避免死锁的工具和库
- 并发工具库：许多高级编程语言提供了处理并发和锁机制的库。例如，Java 的 java.util.concurrent.locks 包提供了 ReentrantLock、ReadWriteLock 等工具，有效帮助开发者避免死锁。
- 死锁检测工具：可以使用工具对系统进行分析和监控，检测可能发生的死锁。比如 Java 的 JConsole 或 JVisualVM 可以用于检测 JVM 中的线程死锁情况。