一起学并发编程 - 死锁跟踪分析

上一章介绍过synchronized关键字，使用它可以给程序互斥部分加上一把锁从而达到同步的效果，但错误的用法会导致多个线程同时被阻塞....

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死锁

死锁： 多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

JAVA 中死锁产生的四个必要条件

• 互斥使用，当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
• 不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
• 请求和保持，当资源请求在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
• 循环等待，存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

经典案例

先来看一段经典的死锁代码，两个方法中分别获取了class literals方式的锁

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

////////////////////////日志////////////////////////
//获得 Integer.class 对象锁
//获得 String.class 对象锁
//获得 Integer.class 对象锁
//获得 String.class 对象锁
//获得 Integer.class 对象锁
//获得 String.class 对象锁
//获得 Integer.class 对象锁
//获得 String.class 对象锁
//获得 Integer.class 对象锁
//获得 String.class 对象锁
////////////////////////日志////////////////////////

分析： method1 和 method2 都会去获取Integer和String两把锁，但是获取锁的顺序不一致，在并行情况，当两个方法未及时释放自己的锁，又同时去获取另外一把锁这时候就会出现死锁情况

举个例子： 吃饭需要碗和筷子，小明吃饭的时候先拿筷子在拿碗，小红相反，再一次拿取餐具的时候，小明先拿到筷子，正准备拿碗的时候被小红抢先了一步拿碗，这时候都要吃饭但谁也不让谁，结果就是都饿死（死锁）

分析手段

命令： JDK本身提供了很多方便的JVM性能调优监控工具，除了集成式的VisualVM和jConsole外，还有jps、jstack、jmap、jhat、jstat等小巧的命令工具，本章主要使用到jps与jstack做分析

jps： 过滤出Java本身的进程以及运行的引导类，就是引导main方法所在的类。

-q 仅输出VM标识符，不包括class name,jar name,arguments in main method 
-m 输出main method的参数 
-l 输出完全的包名，应用主类名，jar的完全路径名 
-v 输出jvm参数 
-V 输出通过flag文件传递到JVM中的参数(.hotspotrc文件或-XX:Flags=所指定的文件 
-Joption 传递参数到vm,例如:-J-Xms48m

jstack： 主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息

-l long listings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack -l pid来观察锁持有情况
-m mixed mode，不仅会输出Java堆栈信息，还会输出C/C++堆栈信息（比如Native方法）

• 打开dos界面，输入jps
• 找到当前main的pid，使用jstack pid命令

我们可以发现method1锁住了<0x000000076ae03e68>等待<0x000000076ae008d8>，method2恰恰相反，这个时候死锁就发生了...

日志滑动到后面，可以发现有一个Found one Java-level deadlock，然后也告诉了我们代码在多少行，在知道问题代码所在地后，解决起来就简单了（改变锁的顺序，完美解决问题...）

补充两句

上面讲了什么是死锁以及定位问题方式，其实JDK中，已经内置了很多锁相关的类都在java.util.concurrent.locks包下，使用简单且可以有效的的避免死锁问题，或者使用java.util.concurrent.Semaphore（信号量）机制，篇幅过长会导致阅读兴趣下降，所以信号量处理锁的方式在GIT中，有兴趣可以从GIT地址获取

- 说点什么

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

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