银行转账问题（死锁）

本文主要讲述死锁的一个经典案例—银行转账问题，并对该问题进行定位、修复。

1. 问题说明

当账户A对账户B进行转账时，

首先需要获取到两把锁：账户A和账户B的锁。
获取两把锁成功，且余额大于0，则扣除转出人的余额，并增加收款人的余额，而且这些操作都是在一个原子操作中
获取锁的顺序相反导致死锁，即线程1获取到账户A的锁，然后请求账户B的锁，线程2已经获取到账户B的锁，然后请求A的锁，结果两者互相等待对方的锁，造成死锁。

2. 代码演示

public class TransferMoney implements Runnable {Integer flag = 1;static Account a = new Account(1000);static Account b = new Account(1000);//主函数public static void main(String[] args) throws InterruptedException {TransferMoney t1 = new TransferMoney();TransferMoney t2 = new TransferMoney();t1.flag = 1;t1.flag = 0;Thread thread1 = new Thread(t1);Thread thread2 = new Thread(t2);thread1.start();thread2.start();thread1.join();thread1.join();System.out.println("a的余额为："+a.balance);System.out.println("a的余额为："+b.balance);}@Overridepublic void run() {if (flag == 1) {transferMoney(a, b, 500);}if (flag == 0) {transferMoney(b, a, 500);}}// 转账private void transferMoney(Account from, Account to, int amount) {synchronized (from) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取到第一把锁");//加入线程睡眠500mstry {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (to) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取到第二把锁");if (from.balance - amount < 0) {System.out.println("余额不足，转账失败。");return;}from.balance -= amount;to.balance += amount;System.out.println("成功转账" + i + "元");}}}static class Account {//余额int balance;public Account(int balance) {this.balance = balance;}}
}

打印结果：

启动程序，发现打印结果输出几句之后就不再输出，而且程序也未停止，这就发生了死锁。

当线程 thread1 执行transferMoney()方法的时候，他拿到from锁，也就是里面的类成员变量a；
经过 500ms，这个期间线程thread2进来执行transferMoney()方法，拿到from锁，也就是类成员变量b
接下来500ms之后线程thread1继续执行，但是他要拿到to锁，也就是他的成员变量b，但是已经被线程thread1拿过去作为他的from锁了
线程thread2接下来拿他的to锁，也就是成员变量a，但是他已经被线程thread1拿着了，因为成员变量a是线程1的from锁；

所以就进入了死锁的情况。

下面模拟多人转账，多个线程陷入死锁：

public class MultiTransferMoney {private static final int NUM_ACCOUNTS = 5000;//账号数private static final int NUM_MONEY = 1000;//余额private static final int NUM_ITERATIONS = 10000000;//转账次数private static final int NUM_THREADS = 20;//转账人数public static void main(String[] args) {Random random = new Random();TransferMoney.Account[] accounts = new TransferMoney.Account[NUM_ACCOUNTS];//初始化for (int i = 0; i < accounts.length; i++) {accounts[i] = new TransferMoney.Account(NUM_MONEY);}//转账类class TransferThread extends Thread{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++) {//随机下标int fromAcct = random.nextInt(NUM_ACCOUNTS);int toAcct = random.nextInt(NUM_ACCOUNTS);int amount = random.nextInt(NUM_ACCOUNTS);transferMoney(accounts[fromAcct], accounts[toAcct],amount);}System.out.println("程序结束！！！！");}private void transferMoney(Account from, Account to, int amount) {synchronized (from) {synchronized (to) {if (from.balance - amount < 0) {System.out.println("余额不足，转账失败。");return;}from.balance -= amount;to.balance += amount;System.out.println("成功转账" + i + "元");}}}}//线程数for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {new TransferThread().start();}}
}

打印结果：

在多人同时转账的情况下，虽然很人数很多，发生死锁的概率变小，但是只要发生死锁的风险存在，随着时间的推移，就一定会导致程序陷入死锁（墨菲定律）。

3. 如何定位死锁的位置（以两人转账的代码为例）

（1）jstack 命令

通过使用java自带的jstack命令，来查找我们项目中的死锁问题

## 需要首先获取程序的进程 pid
jps
## 然后在 终端界面执行如下命令
jstack 8359  #javahome下的jastack命令 进程的pid

执行结果图：

可以清晰地看到 Thread-1 拿到了锁 <0x000000076adae688> ,正在等待 <0x000000076adae678>，而 Thread-0 拿到了锁 <0x000000076adae678>，正在等待 <0x000000076adae688>，于是两者互相等待，造成死锁。

（2）ThreadMXBean代码

/***      通过 ThreadMXBean 检测死锁*/
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;public class ThreadMXBeanDetection implements Runnable{int flag = 1;//标记位static Object lock1 = new Object();static Object lock2 = new Object();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ThreadMXBeanDetection r1 = new ThreadMXBeanDetection();ThreadMXBeanDetection r2 = new ThreadMXBeanDetection();r1.flag=1;r2.flag=0;Thread thread1 = new Thread(r1);Thread thread2 = new Thread(r2);thread1.start();thread2.start();Thread.sleep(1000);//得到实例ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();long[] deadlockedThreads = threadMXBean.findDeadlockedThreads();//发现死锁if (deadlockedThreads != null && deadlockedThreads.length>0){//迭代for (long item : deadlockedThreads) {//获取线程信息ThreadInfo threadInfo = threadMXBean.getThreadInfo(item);//获取死锁线程的名字System.out.println("发现死锁："+threadInfo.getThreadName());}}}@Overridepublic void run() {System.out.println("flag= " + flag);if (flag == 1) {synchronized (lock1){try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (lock2){System.out.println(flag);}}}if (flag == 0) {synchronized (lock2){try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (lock1){System.out.println(flag);}}}}
}

打印结果：

如上图所示，ThreadMXBean 可以检测死锁，如果我们检测到了之后，就可以编写对应的逻辑，比如重启线程、通知告警系统、发消息提醒运维人员等。

4. 死锁修复（以两人转账的代码为例）

本公众号的《死锁细究》这篇文章提到多种死锁修复的方案。

本文使用死锁避免策略：把获取两把锁的规则改一下，原来的规则是先获取转出人的锁，再获取收款人的锁，这就会造成两个转出人都在等对方释放锁的情况。

现在我们把规则改成：所有的交易都先获取hash值更小的锁，获取到了hash小的锁才能获取hash大的锁，这就避免了环形的死锁，假如说这两个锁的大小一样，这时候就需要一把额外的锁来进行交易流程的控制，相当于一场“加时赛”。

在实际业务开发中可以使用主键，因为主键是唯一的，可以用主键来决定获取锁的顺序。

代码展示：

public class TransferMoney implements Runnable {private int flag = 1;private static Account a = new Account(500);private static Account b = new Account(500);private static Object lock = new Object();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {TransferMoney r1 = new TransferMoney();TransferMoney r2 = new TransferMoney();r1.flag = 1;r2.flag = 0;//定义两个线程，flag = 1和0分别模拟a和bThread t1 = new Thread(r1);Thread t2 = new Thread(r2);t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println("a的余额" + a.balance);System.out.println("b的余额" + b.balance);}@Overridepublic void run() {if (flag == 1) {//a转账给btransferMoney(a, b, 200);}if (flag == 0) {//b转账给atransferMoney(b, a, 200);}}/*** 转账方法** @param from   转出人* @param to     收款人* @param amount 转账金额*/public static void transferMoney(Account from, Account to, int amount) {/*** 辅助类*/class Helper {public void transfer() {if (from.balance - amount < 0) {System.out.println("余额不足，转账失败。");return;}from.balance -= amount;to.balance = to.balance + amount;System.out.println("成功转账" + amount + "元");}}//使用类的hash值来帮助排序int fromHash = System.identityHashCode(from);int toHash = System.identityHashCode(to);// 通过System.identityHashCode(XXX)去获取对象的hash值，并进行比较他们的hash值来进行比较来决定拿锁的顺序if (fromHash < toHash) {synchronized (from) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第一把锁");synchronized (to) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第二把锁");new Helper().transfer();}}} else if (fromHash > toHash) {synchronized (to) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第一把锁");synchronized (from) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第二把锁");new Helper().transfer();}}} else {//发生hash碰撞时，可以增加第三把锁来进行控制，类似“加时赛”synchronized (lock) {synchronized (to) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第一把锁");synchronized (from) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到第二把锁");new Helper().transfer();}}}}}/*** 收款账户*/static class Account {public Account(int balance) {this.balance = balance;}int balance;}
}

打印结果：

程序不再死锁！！！

文章来源：银行转账问题（死锁）

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