实践讲解死锁及死锁检测(图+文+代码)
1 缘起
在学习ArrayBlockingQueue(ABQ)的过程中,
实现队列阻塞相关的功能是通过java.util.concurrent.locks.Condition,
如enqueue的notEmpty和dequeue的notFull均是Condition,
通过await实现等待,这里我由此想到了中断线程的知识,
通过翻阅java.lang.Thread源码发现,Thread.stop、Thread.suspend和Thread.resume均被JDK1.8标记为Deprecated,
源码中给出了说明文档:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/concurrency/threadPrimitiveDeprecation.html,
说是多线程间不安全,可能形成死锁,
于是,我就自己通过代码实现了一下死锁,
同时,结合示意图以及时间序列图分析讲解死锁,
并给出了死锁分析工具jconsole的是使用案例,
检测运行的Java服务中是否有死锁,以及出现死锁的线程,
帮助读者轻松应对知识考核与交流。
2 死锁
多个线程间相互申请锁住对方尚未释放的资源,如对象,方法等,
线程间依赖等待对方释放资源,造成的死循环。
死锁图例如下图所示,
图中展示了线程T1和线程T2分别申请对象A和对象B而造成的死锁,
初始化阶段,线程T1有对象A,线程T2持有对象B,
死锁阶段,线程T1在线程T2持有对象B的阶段申请锁住对象B,
线程T2在线程T1持有对象A的阶段申请锁住对象A,
由于线程在各自占有资源的情况下,相互申请对方持有的资源,
双方都不会退出资源申请,形成环形等待,即死锁。
2.1 Code
package com.monkey.java_study.lock;import com.monkey.java_study.common.entity.UserEntity;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;/*** 死锁测试.** @author xindaqi* @since 2022-10-08 10:59*/
public class DeadLockTest {private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DeadLockTest.class);public static void main(String[] args) {UserEntity u1 = new UserEntity("0x001");UserEntity u2 = new UserEntity("0x002");Thread t1 = new Thread(() -> {synchronized (u1) {logger.info(">>>>>>>>>>T1 start");try {logger.info(">>>>>>>>>>U1:{}", u1);synchronized (u2) {u2.setNickname("u2-edit");logger.info(">>>>>>>>>>U2:{}", u2);}Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});Thread t2 = new Thread(() -> {synchronized (u2) {logger.info(">>>>>>>>>>T2 start");try {Thread.sleep(2000);logger.info(">>>>>>>>>>U2:{}", u2);synchronized (u1) {u1.setNickname("u1-edit");logger.info(">>>>>>>>>>U1:{}", u1);}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});t1.start();t2.start();}
}
2.2 结果
3 死锁分析
3.1 时序图解
下面以时序分解的方式分析死锁,过程如下图所示。
约定:线程T1,线程T2,对象A,对象B
线程T1占有对象A的时间段:[t1, t1+4]
线程T2占有对象B的时间段:[t1+1, t1+4]
线程T1在t1+2时刻申请对象B,此时对象B仍被线程T2持有,线程T1若想申请并锁住对象B,需要等到线程T2释放对象B,
线程T2在t1+3时刻申请对象A,此时对象A仍被线程T1持有,线程T2若想申请并锁住对象A,需要等到线程T1释放对象A,
然而在线程各自占有资源期间,申请了对方尚未释放的资源,相互等待,形成等待环,即死锁。
3.2 jconsole排查死锁
3.2.1 打开jconsole
jconsole是JDK(1.8)自带的工具,安装JDK后可直接使用,控制台输入jconsole即可调用jconsole客户端,
图形界面如下图所示。
由图可知,jconsole监控了运行的Java进程,既可以连接本地Java进行,又可以连接远程的Java进程,
这里选择DeadLockTest测试死锁的Java进程,并连接。
3.2.2 连接Java进程
本地Java进程没有配置SSL安全连接,因此jconsole连接时会提示非安全连接,
如下图所示,这里选择不安全的连接,连接DeadLockTest进程。
3.2.3 线程
进入监控页面后,选择线程属性,如下图所示,
下方有检测死锁的按钮,点击即可检测当前Java进程中的死锁。
3.2.4 死锁
检测死锁后,发现该DeadLockTest进程中存在死锁线程,
如下图所示,发生死锁的线程为Thread-1和Thread-2。
初始化:
线程Thread-1持有对象A(UserEntity@27b4a46d)
线程Thread-2持有对象B(UserEntity@37a0d490)
- Thread-2信息
对于线程Thread-2,如下图所示,
由状态可知:申请并锁定对象A(UserEntity@27b4a46d)时,
该对象被线程Thread-1持有;
由堆栈跟踪可知:线程Thread-2锁定对象B(UserEntity@37a0d490),
由总阻止数可知:由于申请的资源被其他线程占有,因此,阻止获取对象A(UserEntity@27b4a46d)。
- Thread-1信息
对于线程Thread-1,如下图所示,
由状态可知:申请并锁定对象B(UserEntity@37a0d490)时,
该对象被线程Thread-2持有;
由堆栈跟踪可知:线程Thread-1锁定对象A(UserEntity@27b4a46d),
由总阻止数可知:由于申请的资源被其他线程占有,因此,阻止获取对象B(UserEntity@37a0d490)。
4 小结
(1)死锁:多个线程间相互申请锁住对方尚未释放的资源,如对象,方法等,线程间依赖等待对方释放资源,造成的死循环。
(2)Thread以标记弃用:Thread.suspend、Thread.resume和Thread.stop,因会造成死锁;
(3)Thread停止推荐使用Thread.interrupt。
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