当我们遇到死锁之后，除了可以手动重启程序解决之外，还可以考虑是使用顺序锁和轮询锁，这部分的内容可以参考我的上一篇文章《死锁终结者：顺序锁和轮询锁（死锁2种解决方案）》
，这里就不再赘述了。然而，轮询锁在使用的过程中，如果使用不当会带来新的严重问题，所以本篇我们就来了解一下这些问题，以及相应的解决方案。
问题演示
当我们没有使用轮询锁之前，可能会出现这样的问题：
importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassDeadLockByReentrantLock{publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){lockA.lock();//加锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程1:等待获取B...");lockB.lock();//加锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁}}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockB.unlock();//释放锁}}});t2.start();//运行线程}}以上代码的执行结果如下：
从上述结果可以看出，此时程序中出现了线程相互等待，并尝试获取对方（锁）资源的情况，这就是典型的死锁问题了。
简易版轮询锁
当出现死锁问题之后，我们就可以使用轮询锁来解决它了，它的实现思路是通过轮询的方式来获取多个锁，如果中途有任意一个锁获取失败，则执行回退操作，释放当前线程拥有的所有锁，等待下一次重新执行，这样就可以避免多个线程同时拥有并霸占锁资源了，从而直接解决了死锁的问题，简易版的轮询锁实现如下：
importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassSolveDeadLockExample2{publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1(使用轮询锁)Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//调用轮询锁pollingLock(lockA,lockB);}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockB.unlock();//释放锁}}});t2.start();//运行线程}/***轮询锁*/privatestaticvoidpollingLock(LocklockA,LocklockB){//轮询锁while(true){if(lockA.tryLock()){//尝试获取锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程1:等待获取B...");if(lockB.tryLock()){//尝试获取锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockB.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁B.");break;}}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁A.");}}//等待一秒再继续执行try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}以上代码的执行结果如下：
从上述结果可以看出，当我们在程序中使用轮询锁之后就不会出现死锁的问题了，但以上轮询锁也并不是完美无缺的，下面我们来看看这个轮询锁会有什么样的问题？
问题1：死循环
以上简易版的轮询锁，如果遇到有一个线程一直霸占或者长时间霸占锁资源的情况，就会导致这个轮询锁进入死循环的状态，它会尝试一直获取锁资源，这样就会造成新的问题，带来不必要的性能开销，具体示例如下。
反例
importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassSolveDeadLockExample{publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1(使用轮询锁)Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//调用轮询锁pollingLock(lockA,lockB);}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{//如果此处代码未执行，线程2一直未释放锁资源//lockB.unlock();}}});t2.start();//运行线程}/***轮询锁*/publicstaticvoidpollingLock(LocklockA,LocklockB){while(true){if(lockA.tryLock()){//尝试获取锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程1:等待获取B...");if(lockB.tryLock()){//尝试获取锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockB.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁B.");break;}}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁A.");}}//等待一秒再继续执行try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}以上代码的执行结果如下：
从上述结果可以看出，线程 1 轮询锁进入了死循环的状态。
优化版
针对以上死循环的情况，我们可以改进的思路有以下两种：
添加最大次数限制：如果经过了 n 次尝试获取锁之后，还未获取到锁，则认为获取锁失败，执行失败策略之后终止轮询（失败策略可以是记录日志或其他操作）；
添加最大时长限制：如果经过了 n 秒尝试获取锁之后，还未获取到锁，则认为获取锁失败，执行失败策略之后终止轮询。
以上策略任选其一就可以解决死循环的问题，出于实现成本的考虑，我们可以采用轮询最大次数的方式来改进轮询锁，具体实现代码如下：
importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassSolveDeadLockExample{publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1(使用轮询锁)Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//调用轮询锁pollingLock(lockA,lockB,3);}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{//线程2忘记释放锁资源//lockB.unlock();//释放锁}}});t2.start();//运行线程}/***轮询锁**maxCount：最大轮询次数*/publicstaticvoidpollingLock(LocklockA,LocklockB,intmaxCount){//轮询次数计数器intcount=0;while(true){if(lockA.tryLock()){//尝试获取锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(1000);System.out.println("线程1:等待获取B...");if(lockB.tryLock()){//尝试获取锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockB.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁B.");break;}}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁A.");}}//判断是否已经超过最大次数限制if(count++>maxCount){//终止循环System.out.println("轮询锁获取失败,记录日志或执行其他失败策略");return;}//等待一秒再继续尝试获取锁try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}以上代码的执行结果如下：
从以上结果可以看出，当我们改进之后，轮询锁就不会出现死循环的问题了，它会尝试一定次数之后终止执行。
问题2：线程饿死
我们以上的轮询锁的轮询等待时间是固定时间，如下代码所示：
//等待1s再尝试获取（轮询）锁try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}这样在特殊情况下会造成线程饿死的问题，也就是轮询锁一直获取不到锁的问题，比如以下示例。
反例
importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassSolveDeadLockExample{publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1(使用轮询锁)Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//调用轮询锁pollingLock(lockA,lockB,3);}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){while(true){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}finally{lockB.unlock();//释放锁}//等待一秒之后继续执行try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}});t2.start();//运行线程}/***轮询锁*/publicstaticvoidpollingLock(LocklockA,LocklockB,intmaxCount){//循环次数计数器intcount=0;while(true){if(lockA.tryLock()){//尝试获取锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(100);//等待0.1s(获取锁需要的时间)System.out.println("线程1:等待获取B...");if(lockB.tryLock()){//尝试获取锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockB.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁B.");break;}}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁A.");}}//判断是否已经超过最大次数限制if(count++>maxCount){//终止循环System.out.println("轮询锁获取失败,记录日志或执行其他失败策略");return;}//等待一秒再继续尝试获取锁try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}以上代码的执行结果如下：
从上述结果可以看出，线程 1（轮询锁）一直未成功获取到锁，造成这种结果的原因是：线程 1 每次轮询的等待时间为固定的 1s，而线程 2 也是相同的频率，每 1s 获取一次锁，这样就会导致线程 2 会一直先成功获取到锁，而线程 1 则会一直处于“饿死”的情况，执行流程如下图所示：
优化版
接下来，我们可以将轮询锁的固定等待时间，改进为固定时间 + 随机时间的方式，这样就可以避免因为获取锁的频率一致，而造成轮询锁“饿死”的问题了，具体实现代码如下：
importjava.util.Random;importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;publicclassSolveDeadLockExample{privatestaticRandomrdm=newRandom();publicstaticvoidmain(String[]args){LocklockA=newReentrantLock();//创建锁ALocklockB=newReentrantLock();//创建锁B//创建线程1(使用轮询锁)Threadt1=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//调用轮询锁pollingLock(lockA,lockB,3);}});t1.start();//运行线程//创建线程2Threadt2=newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){while(true){lockB.lock();//加锁System.out.println("线程2:获取到锁B!");try{System.out.println("线程2:等待获取A...");lockA.lock();//加锁try{System.out.println("线程2:获取到锁A!");}finally{lockA.unlock();//释放锁}}finally{lockB.unlock();//释放锁}//等待一秒之后继续执行try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}});t2.start();//运行线程}/***轮询锁*/publicstaticvoidpollingLock(LocklockA,LocklockB,intmaxCount){//循环次数计数器intcount=0;while(true){if(lockA.tryLock()){//尝试获取锁System.out.println("线程1:获取到锁A!");try{Thread.sleep(100);//等待0.1s(获取锁需要的时间)System.out.println("线程1:等待获取B...");if(lockB.tryLock()){//尝试获取锁try{System.out.println("线程1:获取到锁B!");}finally{lockB.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁B.");break;}}}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lockA.unlock();//释放锁System.out.println("线程1:释放锁A.");}}//判断是否已经超过最大次数限制if(count++>maxCount){//终止循环System.out.println("轮询锁获取失败,记录日志或执行其他失败策略");return;}//等待一定时间(固定时间+随机时间)之后再继续尝试获取锁try{Thread.sleep(300+rdm.nextInt(8)*100);//固定时间+随机时间}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}以上代码的执行结果如下：
从上述结果可以看出，线程 1（轮询锁）加入随机等待时间之后就不会出现线程饿死的问题了。
总结
本文我们介绍了轮询锁的用途，用于解决死锁问题，但简易版的轮询锁在某些情况下会造成死循环和线程饿死的问题，因此我们对轮询锁进行了优化，给轮询锁加入了最大轮询次数，以及随机轮询等待时间，这样就可以解决因为引入轮询锁而造成的新问题了，这样就可以愉快的使用它来解决死锁的问题了。
参考 & 鸣谢
《Java并发编程实战》
作者：Java中文社群