每日一技|活锁，也许你需要了解一下
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前两天看极客时间 Java 并发课程的时候，刷到一个概念：活锁。死锁，倒是不陌生，活锁却是第一次听到。
在介绍活锁之前,我们先来复习一下死锁。下面的例子模拟一个转账业务，多线程环境，为了账户金额安全，对账户进行了加锁。
1public class Account {
2 public Account(int balance, String card) {
3 this.balance = balance;
4 this.card = card;
5 }
6 private int balance;
7 private String card;
8 public void addMoney(int amount) {
9 balance += amount;
10 }
11 // 省略 get set 方法
12}
13public class AccountDeadLock {
14 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
15 // 模拟正常的前置业务
16 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
17 synchronized (from) {
18 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());
19 synchronized (to) {
20 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());
21 // 转出账号扣钱
22 from.addMoney(-amount);
23 // 转入账号加钱
24 to.addMoney(amount);
25 }
26 }
27 System.out.println("transfer success");
28 }
29
30 public static void main(String[] args) {
31 Account from = new Account(100, "6000001");
32 Account to = new Account(100, "6000002");
33
34 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
35
36 // 线程 1
37 threadPool.execute(() -> {
38 try {
39 transfer(from, to, 50);
40 } catch (InterruptedException e) {
41 e.printStackTrace();
42 }
43 });
44
45 // 线程 2
46 threadPool.execute(() -> {
47 try {
48 transfer(to, from, 30);
49 } catch (InterruptedException e) {
50 e.printStackTrace();
51 }
52 });
53
54
55 }
56}
上述例子中，当两个线程进入转账方法，线程 1 获取账户 6000001 这把锁，线程 2 锁住了账户 6000002 锁。
接着当线程 1 想去获取 6000002 的锁时，由于这把锁已经被线程 2 持有，线程 1 将会陷入阻塞，线程状态转为 BLOCKED。同理，线程 2 也是同样状态。
1pool-1-thread-1 lock from account 6000001
2pool-1-thread-2 lock from account 6000002
通过日志，可以看到两个线程开始转账方法之后，就陷入等待。
synchronized获取不到锁就会阻塞，进行等待。既然这样，我们可以使用 ReentrantLock#tryLock(long timeout, TimeUnit unit)进行改造。tryLock若能获取锁，将会返回 true，若不能获取锁将会进行等待，直到满足下列条件：
超时时间内获取到了锁，返回
true超时时间内未获取到锁，返回
false中断，抛出异常
改造后代码如下：
1public class Account {
2 public Account(int balance, String card) {
3 this.balance = balance;
4 this.card = card;
5 }
6 private int balance;
7 private String card;
8 public void addMoney(int amount) {
9 balance += amount;
10 }
11 // 省略 get set 方法
12}
13public class AccountLiveLock {
14
15 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
16 // 模拟正常的前置业务
17 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
18 // 保证转账一定成功
19 while (true) {
20 if (from.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
21 try {
22 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());
23 if (to.lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
24 try {
25 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());
26 // 转出账号扣钱
27 from.addMoney(-amount);
28 // 转入账号加钱
29 to.addMoney(amount);
30 break;
31 } finally {
32 to.lock.unlock();
33 }
34
35 }
36 } finally {
37 from.lock.unlock();
38 }
39 }
40 }
41 System.out.println("transfer success");
42
43 }
44
45 public static void main(String[] args) {
46 Account from = new Account(100, "A");
47 Account to = new Account(100, "B");
48
49 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
50
51 // 线程 1
52 threadPool.execute(() -> {
53 try {
54 transfer(from, to, 50);
55 } catch (InterruptedException e) {
56 e.printStackTrace();
57 }
58 });
59
60 // 线程 2
61 threadPool.execute(() -> {
62 try {
63 transfer(to, from, 30);
64 } catch (InterruptedException e) {
65 e.printStackTrace();
66 }
67 });
68 }
69}
上面代码使用了 while(true)，获取锁失败，不断重试，直到成功。运行这个方法，运气好点，一把就能成功，运气不好，就会如下：
1pool-1-thread-1 lock from account 6000001
2pool-1-thread-2 lock from account 6000002
3pool-1-thread-2 lock from account 6000002
4pool-1-thread-1 lock from account 6000001
5pool-1-thread-1 lock from account 6000001
6pool-1-thread-2 lock from account 6000002
transfer 方法一直在运行，但是最终却得不到成功结果，这就是个活锁的例子。
死锁将会造成线程阻塞，程序看起来就像陷入假死一样。就像路上碰到人，你盯着我，我盯着你，互相等待对方让道，最后谁也过不去。
而活锁不一样，线程不断重复同样的操作，但也却执行不成功。还拿上面举例，这次你往左一步，他往右边一步，巧了，又碰上。然后不断循环，最后还是谁也过不去。
分析死锁这个例子，两个线程获取的锁的顺序不一致，最后导致互相需要对方手中的锁。如果两个线程加锁顺序一致，所需条件就会一样，势必就不会产生死锁了。
我们以卡号大小为顺序，每次都给卡号比较大的账户先加锁，这样就可以解决死锁问题，代码修改如下：
1// 其他代码不变
2public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
3 // 模拟正常的前置业务
4 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
5 Account maxAccount=from;
6 Account minAccount=to;
7 if(Long.parseLong(from.getCard())<Long.parseLong(to.getCard())){
8 maxAccount=to;
9 minAccount=from;
10 }
11
12 synchronized (maxAccount) {
13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock account " + maxAccount.getCard());
14 synchronized (minAccount) {
15 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock account " + minAccount.getCard());
16 // 转出账号扣钱
17 from.addMoney(-amount);
18 // 转入账号加钱
19 to.addMoney(amount);
20 }
21 }
22 System.out.println("transfer success");
23 }
对于活锁的例子，存在两个问题：
一是锁的锁超时时间都一样，导致两个线程几乎同时释放锁，重试时又同时上锁，然后陷入死循环。解决这个问题，我们可以使超时时间不一样，引入一定的随机性。
二是这里使用 while(true),实际开发中万万不能这么玩。这种情况我们需要设置最大的重试次数。
画外音：如果重试这么多次，一直不成功，但是业务却想成功。现在不成功，不要傻着一直试，先放下，记录下来，待会再重试补偿呗~
活锁的代码可以改成如下：
1 public static final int MAX_TIME = 5;
2 public static void transfer(Account from, Account to, int amount) throws InterruptedException {
3 // 模拟正常的前置业务
4 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
5 // 保证转账一定成功
6 Random random = new Random();
7 int retryTimes = 0;
8 boolean flag=false;
9 while (retryTimes++ < MAX_TIME) {
10 // 等待时间随机
11 if (from.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) {
12 try {
13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock from account " + from.getCard());
14 if (to.lock.tryLock(random.nextInt(1000), TimeUnit.MILLISECONDS)) {
15 try {
16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock to account " + to.getCard());
17 // 转出账号扣钱
18 from.addMoney(-amount);
19 // 转入账号加钱
20 to.addMoney(amount);
21 flag=true;
22 break;
23 } finally {
24 to.lock.unlock();
25 }
26
27 }
28 } finally {
29 from.lock.unlock();
30 }
31 }
32 }
33 if(flag){
34 System.out.println("transfer success");
35 }else {
36 System.out.println("transfer failed");
37 }
38 }
总结
死锁是日常开发中比较容易碰到的情况，我们需要小心，注意加锁的顺序。活锁，碰到情况可能不常见，本质上我们只需要注意设置最大的重试次数，就不会永远陷入一直重试中。
参考链接
http://c.biancheng.net/view/4786.html
https://www.javazhiyin.com/43117.html