• 【并发编程】死锁


    原文:慕课网实战·高并发探索(十五):线程死锁

    什么是死锁?

    通俗的说,死锁就是两个或者多个线程,相互占用对方需要的资源,而都不进行释放,导致彼此之间都相互等待对方释放资源,产生了无限制等待的现象。死锁一旦发生,如果没有外力介入,这种等待将永远存在,从而对程序产生严重影响。

    用来描述死锁的问题最有名的场景就是“哲学家就餐问题”。哲学家就餐问题可以这样表述:假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁,做以下两件事之一:吃饭或者思考。吃东西的时候他们就停止思考,思考的时候也停止吃东西。餐桌中间有一大碗意大利面,每两个哲学家之间有一只餐叉。因为只用一只餐叉很难吃到意大利面,所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西。他们只能使用自己左右手边的那两只餐。哲学家从来不交谈,这就跟危险,可能产生死锁,每个哲学家都拿着左手的餐叉永远等右边的餐叉(或者相反)….

    死锁产生的4个必要条件

    互斥条件:进程对锁分配的资源进行排他性使用
    请求和保持条件:线程已经保持了一个资源,但是又提出了其他请求,而该资源已被其他线程占用
    不剥夺条件:在使用时不能被剥夺,只能自己用完释放
    环路等待条件:资源调用是一个环形的链

    死锁示例

    @Slf4j
    public class DeadLock implements Runnable {
        public int flag = 1;
        //静态对象是类的所有对象共享的
        private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object();
    
        @Override
        public void run() {
            log.info("flag:{}", flag);
            if (flag == 1) {
                synchronized (o1) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (o2) {
                        log.info("1");
                    }
                }
            }
            if (flag == 0) {
                synchronized (o2) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (o1) {
                        log.info("0");
                    }
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            DeadLock td1 = new DeadLock();
            DeadLock td2 = new DeadLock();
            td1.flag = 1;
            td2.flag = 0;
            //td1,td2都处于可执行状态,但JVM线程调度先执行哪个线程是不确定的。
            //td2的run()可能在td1的run()之前运行
            new Thread(td1).start();
            new Thread(td2).start();
        }
    }
    

    上述代码出现死锁原因:

    当DeadLock类的对象flag1时(td1),先锁定o1,睡眠500毫秒
    而td1在睡眠的时候另一个flag
    0的对象(td2)线程启动,先锁定o2,睡眠500毫秒
    td1睡眠结束后需要锁定o2才能继续执行,而此时o2已被td2锁定;
    td2睡眠结束后需要锁定o1才能继续执行,而此时o1已被td1锁定;
    td1、td2相互等待,都需要得到对方锁定的资源才能继续执行,从而死锁。

    确认死锁

    在真实的环境中,我们发现程序无法执行,并且CPU占用为0,这样就有理由怀疑产生了死锁,但是光怀疑是不行的,我们需要一个实际的验证方法。接下来我们使用jdk提供的工具来检测是否真正发生了死锁。
    运行上述的代码,并在windows系统中使用cmd进入控制台,输入以下命令:

    jps
    

    可见控制台输出:我们上边运行的类的类名以及对应的进程ID

    接下来使用命令获取进程对应线程的堆栈信息:

    jstack 9284 
    

    分析堆栈信息(提取有用的部分)

    两个线程都进行了加锁操作(如上图)

    系统发现了一个Java-level的线程死锁。确认无疑是发生了死锁现象。

    避免死锁

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