一起學并發編程 - 死鎖跟蹤分析

ACb0y 發布于2019-08-15 11:57 / 378人閱讀

摘要：上一章介紹過關鍵字，使用它可以給程序互斥部分加上一把鎖從而達到同步的效果，但錯誤的用法會導致多個線程同時被阻塞死鎖死鎖多個線程同時被阻塞，它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。由于線程被無限期地阻塞，因此程序不可能正常終止。

上一章介紹過synchronized關鍵字，使用它可以給程序互斥部分加上一把鎖從而達到同步的效果，但錯誤的用法會導致多個線程同時被阻塞....

死鎖

死鎖： 多個線程同時被阻塞，它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。由于線程被無限期地阻塞，因此程序不可能正常終止。

JAVA 中死鎖產生的四個必要條件

互斥使用，當資源被一個線程使用(占有)時，別的線程不能使用

不可搶占，資源請求者不能強制從資源占有者手中奪取資源，資源只能由資源占有者主動釋放。

請求和保持，當資源請求在請求其他的資源的同時保持對原有資源的占有。

循環等待，存在一個等待隊列：P1占有P2的資源，P2占有P3的資源，P3占有P1的資源。這樣就形成了一個等待環路。

經典案例

先來看一段經典的死鎖代碼，兩個方法中分別獲取了class literals方式的鎖

void method1() {
    while (true) {
        synchronized (Integer.class) {
            System.out.println("獲得 Integer.class 對象鎖");
            synchronized (String.class) {
                System.out.println("獲得 String.class 對象鎖");
            }
        }
    }
}
void method2() {
    while (true) {
        synchronized (String.class) {
            System.out.println("獲得 String.class 對象鎖");
            synchronized (Integer.class) {
                System.out.println("獲得 Integer.class 對象鎖");
            }
        }
    }
}
public static void main(String[] args) {
    DeadLockFixed fixed = new DeadLockFixed();
    new Thread(fixed::method1, "method1").start();
    new Thread(fixed::method2, "method2").start();
}

////////////////////////日志////////////////////////
//獲得 Integer.class 對象鎖
//獲得 String.class 對象鎖
//獲得 Integer.class 對象鎖
//獲得 String.class 對象鎖
//獲得 Integer.class 對象鎖
//獲得 String.class 對象鎖
//獲得 Integer.class 對象鎖
//獲得 String.class 對象鎖
//獲得 Integer.class 對象鎖
//獲得 String.class 對象鎖
////////////////////////日志////////////////////////

分析： method1 和 method2 都會去獲取Integer和String兩把鎖，但是獲取鎖的順序不一致，在并行情況，當兩個方法未及時釋放自己的鎖，又同時去獲取另外一把鎖這時候就會出現死鎖情況

舉個例子： 吃飯需要碗和筷子，小明吃飯的時候先拿筷子在拿碗，小紅相反，再一次拿取餐具的時候，小明先拿到筷子，正準備拿碗的時候被小紅搶先了一步拿碗，這時候都要吃飯但誰也不讓誰，結果就是都餓死（死鎖）

分析手段

命令： JDK本身提供了很多方便的JVM性能調優監控工具，除了集成式的VisualVM和jConsole外，還有jps、jstack、jmap、jhat、jstat等小巧的命令工具，本章主要使用到jps與jstack做分析

jps： 過濾出Java本身的進程以及運行的引導類，就是引導main方法所在的類。

-q 僅輸出VM標識符，不包括class name,jar name,arguments in main method 
-m 輸出main method的參數 
-l 輸出完全的包名，應用主類名，jar的完全路徑名 
-v 輸出jvm參數 
-V 輸出通過flag文件傳遞到JVM中的參數(.hotspotrc文件或-XX:Flags=所指定的文件 
-Joption 傳遞參數到vm,例如:-J-Xms48m

jstack： 主要用來查看某個Java進程內的線程堆棧信息

-l long listings，會打印出額外的鎖信息，在發生死鎖時可以用jstack -l pid來觀察鎖持有情況
-m mixed mode，不僅會輸出Java堆棧信息，還會輸出C/C++堆棧信息（比如Native方法）

打開dos界面，輸入jps

找到當前main的pid，使用jstack pid命令

我們可以發現method1鎖住了<0x000000076ae03e68>等待<0x000000076ae008d8>，method2恰恰相反，這個時候死鎖就發生了...

日志滑動到后面，可以發現有一個Found one Java-level deadlock，然后也告訴了我們代碼在多少行，在知道問題代碼所在地后，解決起來就簡單了（改變鎖的順序，完美解決問題...）

補充兩句

上面講了什么是死鎖以及定位問題方式，其實JDK中，已經內置了很多鎖相關的類都在java.util.concurrent.locks包下，使用簡單且可以有效的的避免死鎖問題，或者使用java.util.concurrent.Semaphore（信號量）機制，篇幅過長會導致閱讀興趣下降，所以信號量處理鎖的方式在GIT中，有興趣可以從GIT地址獲取

- 說點什么

全文代碼：https://gitee.com/battcn/battcn-concurent/tree/master/Chapter1-1/battcn-thread/src/main/java/com/battcn/chapter6

個人QQ：1837307557

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