【JVM】面试题之死锁及问题是怎么定位
文章目录
- 前言
- 回顾
-
- 线程的状态
- 死锁产生的条件
- 构造死锁
- jstack命令分析
- 避免死锁的几个常见方法
前言
之前面试的时候被问到死锁这块的问题，借着最近学习jvm来总结下死锁相关的知识。如果有地方写的不到位的地方，麻烦读者及时提出，放在评论区，我这边也好及时改正。
回顾
所谓，温故而知新，首先回顾下，我们之前学过的线程的状态以及死锁产生的条件。
线程的状态
在Java中线程的状态一共被分成6种：
- 初始态（NEW）
- 创建一个Thread对象，但还未调用start()启动线程时，线程处于初始态。
- 运行态（RUNNABLE），在Java中，运行态包括 就绪态 和 运行态。
- 就绪态
- 该状态下的线程已经获得执行所需的所有资源，只要CPU分配执行权就能运 行。 所有就绪态的线程存放在就绪队列中。
- 运行态
- 获得CPU执行权，正在执行的线程。
- 由于一个CPU同一时刻只能执行一条线程，因此每个CPU每个时刻只有一条 运行态的线程。
- 就绪态
- 阻塞态（BLOCKED）
- 当一条正在执行的线程请求某一资源失败时，就会进入阻塞态。
- 而在Java中，阻塞态专指请求锁失败时进入的状态。
- 由一个阻塞队列存放所有阻塞态的线程。
- 处于阻塞态的线程会不断请求资源，一旦请求成功，就会进入就绪队列，等待执 行。
- 等待态（WAITING）
- 当前线程中调用wait、join、park函数时，当前线程就会进入等待态。
- 也有一个等待队列存放所有等待态的线程。
- 线程处于等待态表示它需要等待其他线程的指示才能继续运行。
- 进入等待态的线程会释放CPU执行权，并释放资源（如：锁）
- 超时等待态（TIMED_WAITING）
- 当运行中的线程调用sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil时，就 会进入该状态；
- 它和等待态一样，并不是因为请求不到资源，而是主动进入，并且进入后需要其 他线程唤醒；
- 进入该状态后释放CPU执行权 和 占有的资源。
- 与等待态的区别：到了超时时间后自动进入阻塞队列，开始竞争锁。
- 终止态（TERMINATED）
- 线程执行结束后的状态。
死锁产生的条件
- 互斥条件：进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问，若其他进程访问该资源，只能等待，直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
- 请求和保持条件：进程获得一定的资源之后，又对其他资源发出请求，但是该资源可能被其他进程占有，此事请求阻塞，但又对自己获得的资源保持不放
- 不可剥夺条件：是指进程已获得的资源，在未完成使用之前，不可被剥夺，只能在使用完后自己释放
- 环路等待条件：是指进程发生死锁后，必然存在一个进程–资源之间的环形链死锁问题
构造死锁
编写代码，启动2个线程，Thread1拿到了obj1锁，准备去拿obj2锁时，obj2已经被 Thread2锁定，所以发送了死锁。
public class TestDeadLock {
private static Object obj1 = new Object();
private static Object obj2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Thread1()).start();
new Thread(new Thread2()).start();
}
private static class Thread1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (obj1) {
System.out.println("Thread1 拿到 obj1 的锁");
try {
//停顿2秒的意义在于，让thread2线程拿到obj2的锁
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj2) {
System.out.println("Thread1 拿到 obj2 的锁");
}
}
}
}
private static class Thread2 implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (obj2) {
System.out.println("Thread2 拿到 obj2 的锁");
try {
//停顿2秒的意义在于，让thread1线程拿到obj1的锁
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj1) {
System.out.println("Thread2 拿到 obj1 的锁");
}
}
}
}
}
[root@localhost test]# javac TestDeadLock.java
[root@localhost test]# ll
total 27692
drwxr-xr-x. 9 root root 220 Jan 3 23:22 apache-tomcat-7.0.99
-rw-r--r--. 1 root root 9587605 Dec 11 21:44 apache-tomcat-7.0.99.tar.gz
-rw-------. 1 root root 18737999 Jan 4 16:52 dump.dat
-rw-r--r--. 1 root root 433 Jan 3 23:23 Main.class
-rw-r--r--. 1 root root 135 Jan 3 23:23 Main.java
-rw-r--r--. 1 root root 184 Jan 5 10:08 TestDeadLock$1.class
-rw-r--r--. 1 root root 843 Jan 5 10:08 TestDeadLock.class
-rw-r--r--. 1 root root 1547 Jan 5 10:02 TestDeadLock.java
-rw-r--r--. 1 root root 1066 Jan 5 10:08 TestDeadLock$Thread1.class
-rw-r--r--. 1 root root 1066 Jan 5 10:08 TestDeadLock$Thread2.class
[root@localhost test]# java TestDeadLock
Thread1 拿到 obj1 的锁
Thread2 拿到 obj2 的锁
#这里发生了死锁，程序一直将等待下去
jstack命令分析
[root@localhost ~]# jstack 13399
2020-01-05 10:09:42
Full thread dump OpenJDK 64-Bit Server VM (25.232-b09 mixed mode):
"Attach Listener" #11 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5bf0001000 nid=0x3477 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"DestroyJavaVM" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c1804b800 nid=0x3458 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"Thread-1" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c18149000 nid=0x3462 waiting for monitor entry [0x00007f5c1cac7000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)
- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-0" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c18147000 nid=0x3461 waiting for monitor entry [0x00007f5c1cbc8000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)
- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18117800 nid=0x345f runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18114800 nid=0x345e waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18105800 nid=0x345d waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18103800 nid=0x345c runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007f5c180da000 nid=0x345b in Object.wait() [0x00007f5c1d62a000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000e3408ed8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:144)
- locked <0x00000000e3408ed8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:165)
at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:216)
"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f5c180d5000 nid=0x345a in Object.wait() [0x00007f5c1d72b000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000e3406c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
- locked <0x00000000e3406c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)
"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c180cb800 nid=0x3459 runnable
"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c1811a000 nid=0x3460 waiting on condition
JNI global references: 5
Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
waiting to lock monitor 0x00007f5bfc0062c8 (object 0x00000000e3466bd0, a java.lang.Object),
which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
waiting to lock monitor 0x00007f5bfc004e28 (object 0x00000000e3466be0, a java.lang.Object),
which is held by "Thread-1"
Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)
- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-0":
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)
- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
在输出的信息中，已经看到，发现了1个死锁，关键看这个：
"Thread-1":
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)
- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-0":
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)
- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
可以清晰的看到：
- Thread2获取了 <0x00000000e3466be0> 的锁，等待获取 <0x00000000e3466bd0> 这个锁
- Thread1获取了 <0x00000000e3466bd0> 的锁，等待获取 <0x00000000e3466be0> 这个锁
由此可见，发生了死锁。
避免死锁的几个常见方法
- 避免一个线程同时获取多个锁。
- 避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源。
- 尝试使用定时锁，使用lock.tryLock（timeout）来替代使用内部锁机制。
- 对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。