在上一篇文章中，我们用Account.class 作为互斥锁，来解决银行业务里面的转账问题，虽然这个方案不存在并发问题，但是所有账户的转账操作都是串行的，例如账户A 转账户 B、账户 C 转账户 D 这两个转账操作现实世界里是可以并行的， 但是在这个方案里却被串行化了，性能太差。
试想互联网支付盛行的当下，8 亿网民每人每天一笔交易，每天就是 8 亿笔交易； 每笔交易都对应着一次转账操作，8 亿笔交易就是 8 亿次转账操作， 也就是说平均到每秒就是近 1 万次转账操作，若所有的转账操作都串行，性能完全不能接受。
向现实世界要答案
现实世界里，账户转账操作是支持并发的，而且绝对是真正的并行，银行所有的窗口都可以做转账操作。只要我们能仿照现实世界做转账操作，串行的问题就解决了。
我们试想在古代，没有信息化，账户的存在形式真的就是一个账本，而且每个账户都有一个账本，这些账本都统一存放在文件架上，银行柜员在给我们做转账时，要去文件夹上把转出账本和转入账本都拿到手，然后做转账。这个 柜员在拿账本的时候可能遇到以下三种情况：
1、文件架上恰好有转出账本和装入账本，那就直接拿走
2、如果文件架上只有转出账本和转入账本之一，那这个柜员就拿着这个账本，等待其他柜员把另一个账本还回来
3、转出账本和转入账本都没有，那智能等待其他柜员把两个账本都拿回来
上面这个过程在编程世界里怎么实现呢？其实用两把锁就实现了，转出账本一把，转入账本一把，在 transfer() 方法内部，我们首先尝试锁定转出账户 this（先把转出账本拿到手），然后尝试锁定转入账户 target（再把转入账本拿到手），只有当两者都成功时，才执行转账操作。这个逻辑可以图形化为下图这个样子。
而至于详细的代码实现，如下所示。经过这样的优化后，账户 A 转账户 B 和账户 C 转账户 D 这两个转账操作就可以并行了。
class Account {
private int balance;
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
// 锁定转出账户
synchronized(this) {
// 锁定转入账户
synchronized(target) {
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
}
}
没有免费的午餐
上面的实现看起来很美，并且也算是将锁用的出神入化了，相对于用 Account.class 作为互斥锁，锁定的范围太大，而我们锁定两个账户范围就小多了，这样的锁，上一章我们介绍过，叫细粒度锁。使用细粒度锁可以提高并行度，是性能优化的一个重要手段。
这个时候你就开始警觉了，使用细粒度锁 这么简单，有这样的好事，是不是也要付出点什么代价呢？并发编程就是要时刻保持警惕！
的确，使用细粒度锁是有代价的，这个代价就是可能会导致死锁。
在详细介绍死锁之前，我们先看看现实世界里的一种特殊场景。如果有客户找柜员张三做个转账业务：账户 A 转账户 B 100 元，此时另一个客户找柜员李四也做个转账业务：账户 B 转账户 A 100 元，于是张三和李四同时都去文件架上拿账本，这时候有可能凑巧张三拿到了账本 A，李四拿到了账本 B。张三拿到账本 A 后就等着账本 B（账本 B 已经被李四拿走），而李四拿到账本 B 后就等着账本 A（账本 A 已经被张三拿走），他们要等多久呢？他们会永远等待下去…因为张三不会把账本 A 送回去，李四也不会把账本 B 送回去。我们姑且称为死等吧。
现实世界里的死等，就是编程领域的死锁了。死锁的一个比较专业的定义是：一组互相竞争资源的线程因互相等待，导致“永久”阻塞的现象。
上面转账的代码是怎么发生死锁的呢？我们假设线程 T1 执行账户 A 转账户 B 的操作，账户 A.transfer(账户 B)；同时线程 T2 执行账户 B 转账户 A 的操作，账户 B.transfer(账户 A)。当 T1 和 T2 同时执行完①处的代码时，T1 获得了账户 A 的锁（对于 T1，this 是账户 A），而 T2 获得了账户 B 的锁（对于 T2，this 是账户 B）。之后 T1 和 T2 在执行②处的代码时，T1 试图获取账户 B 的锁时，发现账户 B 已经被锁定（被 T2 锁定），所以 T1 开始等待；T2 则试图获取账户 A 的锁时，发现账户 A 已经被锁定（被 T1 锁定），所以 T2 也开始等待。于是 T1 和 T2 会无期限地等待下去，也就是我们所说的死锁了。
class Account {
private int balance;
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
// 锁定转出账户
synchronized(this){ ①
// 锁定转入账户
synchronized(target){ ②
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
}
}
关于这种现象，我们还可以借助资源分配图来可视化锁的占用情况（资源分配图是个有向图，它可以描述资源和线程的状态）。其中，资源用方形节点表示，线程用圆形节点表示；资源中的点指向线程的边表示线程已经获得该资源，线程指向资源的边则表示线程请求资源，但尚未得到。转账发生死锁时的资源分配图就如下图所示，一个“各据山头死等”的尴尬局面。
如何预防死锁
并发程序一旦死锁，一般没有其他办法，很多时候只能重启应用，因此解决死锁最好的办法还是规避死锁。
那么如何规避死锁呢？要规避死锁就要分析死锁发生的条件，有个叫 Coffman 的牛人早就总结过了，只有以下这四个条件都发生时才会出现死锁：
- 互斥，共享资源 X 和 Y 只能被一个线程占用；
- 占有且等待，线程 T1 已经取得共享资源 X，在等待共享资源 Y 的时候，不释放共享资源 X；
- 不可抢占，其他线程不能强行抢占线程 T1 占有的资源；
- 循环等待，线程 T1 等待线程 T2 占有的资源，线程 T2 等待线程 T1 占有的资源，就是循环等待。
反过来分析，只要我破坏其中一个，就可以成功避免死锁的发生。
其中，互斥这个条件我们没法破坏，因为我们用锁为的就是互斥，其他三个条件偶么有办法呢？
1、对于“占用且等待”这个条件，我们可以一次性申请所有的资源，这样就不存在等待了。
2、对于“不可抢占”这个条件，占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源，这样不可抢占这个条件就破坏掉了。
3、对于“循环等待”这个条件，可以靠按序申请资源来预防。所谓按序申请，是指资源是有线性顺序的，申请的时候可以先申请资源序号小的，再申请资源序号大的，这样线性化后自然就不存在循环了。
我们已经从理论上解决了死锁，那么如何代码来实现呢？
破坏占用且等待条件
从理论上来讲，要破坏这个条件，可以一次性申请所有资源，现实世界里，就拿我们前面的转账操作来说，它需要的资源有两个 一个是转入账户，一个是转出账户，这两个账户同时被申请时，我们该如何操作？
可以增加一个账本管理员，然后只允许账本管理员从文件架上取文件，也就是说柜员不能直接操作。例如，张三同时申请账本 A 和 B，账本管理员如果发现文件架上只有账本 A，这个时候账本管理员是不会把账本 A 拿下来给张三的，只有账本 A 和 B 都在的时候才会给张三。这样就保证了“一次性申请所有资源”。
对应到编程领域，“同时申请”这个操作是一个临界区， 我们也需要一个角色，来管理这个临界区。我们把这个角色定位为 Allocator ，它有两个重要功能：同时申请资源apply() 和同时释放资源free()。 账户 Account 类里面持有一个 Allocator 的单例（必须是单例，只能由一个人来分配资源）。
破坏不可抢占条件
破坏不可抢占条件看上去很简单，核心是要能够主动释放他占有的资源，这一点synchronized 是做不到的。原因是synchronized 申请资源的时候，如果申请不到，线程直接进入阻塞状态，而线程进入阻塞状态，啥也干不了，也释放不了线程已经占有的资源。
你可能会质疑，“Java 作为排行榜第一的语言，这都解决不了？” 你的怀疑很有道理，Java 在语言层次确实没有解决这个问题，不过在 SDK 层面还是解决了的， java.util.concurrent 这个包下面提供的 Lock 是可以轻松解决这个问题的。关于这个话题，咱们后面会详细讲。
破坏循环等待条件
破坏这个条件需要对资源进行排序，然后按顺序进行申请，这个实现非常简单，我们假设每个账户都有 ID 属性，然后申请锁的时候 就可以将ID 作为排序字段，从小到大来申请锁。
总结
当我们在编程世界遇到问题的时候，应不局限余当下，可以换个思路，向现实世界要答案，利用现实世界的模型来构思解决方案。这样往往让我们的解决方案能够更好的理解，也能够看清问题的本质。
但是现实世界的模型有些细节往往被我们忽视，因为现实世界里人太智能了。以至于有些细节实在是显得不太重要了。在转账模型中，为什么会出现死锁呢？主要现实世界 我会交流，而编程世界 程序是不会的，所以我们还要对比 现实世界与编程世界的 一些角色差异。
