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书院的十三先生

Java并发编程入门(九)死锁和死锁定位

一、死锁条件

死锁: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。

满足死锁的四个条件:
1.互斥,共享资源 X 和 Y 只能被一个线程占用
2.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;
3.不可抢占,其他线程不能强行抢占线程 T1占有的资源,因为不可抢占,所以要等待;
4.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。

这四个条件同时满足时,才会发生死锁,因此避免死锁只要打破其中一个条件则可。

二、避免死锁方法

1.对于互斥这个条件无法破坏,因为使用锁为的就是互斥。
2.对于占有且等待,可以同时获取要使用的多个资源锁X和Y,这样就不会存在取得了X还要等待Y。这种方式只在需要获取的资源锁较少的情况下使用,如果要获取的资源锁很多(例如10个),就不太可行。
3.对于不可抢占,可以获取了部分资源,再进一步获取其他资源时如果获取不到时,把已经获取的资源一起释放掉。此时意味着操作不能按照预期处理,需要考虑异常如何处理,例如是否需要重试。
4.对于循环等待,可以将需要获取的锁资源排序,按照顺序获取,这样就不会多个线程交叉获取相同的资源导致死锁,而是在获取相同的资源时就等待,直到它释放。

综上,对于极易发生死锁的场景,处理如下:
1.获取锁时带上超时时间,获取不到就放弃,这样能最简单的避免死锁,这也意味着不能使用synchronized关键字来获得锁资源。
2.对于已经获取到的锁资源,增加主动释放机制。
3.放弃锁资源时增加异常流程处理,如重试。
4.需要获取的多个锁资源排序处理,虽然前面几点可以一定程度避免死锁,但不排序的结果就是首次处理失败,重试时还可能再次失败,虽然没有发生死锁,但同一笔业务重试了N次可能也没有成功,导致无谓占用资源。

三、死锁定位

1.模拟死锁代码

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package com.javashizhan.concurrent.demo.deadlock;

/**
* @ClassName DeadlockDemo
* @Description TODO
* @Author 铿然一叶
* @Date 2019/10/3 23:40
* javashizhan.com
**/
public class DeadlockDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建两个用于加锁的对象
final Object lockX = new Object();
final Object lockY = new Object();

System.out.println("lockX " + lockX);
System.out.println("lockY " + lockY);

Thread tX = new Thread(new Worker(lockX, lockY), "tX");
//交换锁的顺序,模拟死锁
Thread tY = new Thread(new Worker(lockY, lockX), "tY");

tX.start();
tY.start();
}
}

class Worker implements Runnable {

private final Object lockX;

private final Object lockY;

public Worker(Object lockX, Object lockY) {
this.lockX = lockX;
this.lockY = lockY;
}

public void run() {
synchronized (lockX) {
//休眠一会,等待另外一个线程获取到lockY
sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock " + lockX);

synchronized (lockY) {
//这一步由于发生了死锁永远不会执行
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock " + lockY);
}
}
}

private void sleep(long millis) {
try {
Thread.sleep(millis);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

2.执行程序输出的日志

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lockX java.lang.Object@28d93b30
lockY java.lang.Object@1b6d3586
tX get lock java.lang.Object@28d93b30
tY get lock java.lang.Object@1b6d3586

可以看到两个线程各自获取一个锁后发生了死锁,没有继续往下执行。

3.jps查看java进程

4.jstack查看java进程堆栈信息,关键部分如下:

可以看到有一个死锁发生,原因是tY线程和tX线程已经获取到的锁和将要获取的锁形成了循环依赖,导致死锁。

四、解决死锁问题

对于这个例子,死锁是因为两个锁循环依赖,根据上面描述的避免死锁方法,只要对锁排序则可,排序代码如下:

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public Worker(Object lockX, Object lockY) {
int result = lockX.toString().compareTo(lockY.toString());
this.lockX = result == -1 ? lockX : lockY;
this.lockY = result == -1 ? lockY : lockX;
}

代码修改后程序执行日志:

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lockX java.lang.Object@28d93b30
lockY java.lang.Object@1b6d3586
tX get lock java.lang.Object@1b6d3586
tX get lock java.lang.Object@28d93b30
tY get lock java.lang.Object@1b6d3586
tY get lock java.lang.Object@28d93b30

可以看到锁排序后,只有一个线程获取到所有锁并执行完后,另外一个线程才能获取锁,死锁问题解决。

end.


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