一篇文章搞清JVM死锁问题及排查

Posted 2020-12-10 valjeanshaw

关于死锁，一直是面试和日常开发中的熟悉话题，本文将进行一下探讨：

1. 什么是死锁
2. 出现死锁的原因
3. 如何避免死锁
4. 代码中死锁问题怎么排查

@

目录

• 1. 什么是死锁
• 2. 出现死锁的原因
• 3. 如何预防和避免死锁
• 4. 实战JVM死锁问题排查
  • 4.1 死锁代码案例
  • 4.2 死锁问题JVM工具排查
    • 4.2.1 jps+jstack方式排查
    • 4.2.2 jconsole方式排查
    • 4.2.3 jvisualvm方式

1. 什么是死锁

死锁是指两个或两个以上的进程或线程，在执行过程中，由于竞争资源而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去

划重点：两个或两个以上进程或线程，竞争资源，最终阻塞无法进行下去

这里可能会问：外力作用是什么外力？资源剥夺；撤销进程；进程回退等

2. 出现死锁的原因

1. 系统资源不足；

2. 进程推进顺序非法

3. 系统资源分配不当。

   另外，信号量使用不当也会造成死锁。比如A等B消息，B等A的消息

死锁产生的有4个必要条件
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3） 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

3. 如何预防和避免死锁

• 预防：

死锁的预防基本思想打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，保证系统不会进入死锁状态。

比如：

打破互斥条件：允许进程同时访问某些资源

打破不剥夺条件：允许进程从占有者占有的资源中强行剥夺一些资源

打破请求与保持条件：进程在运行前一次性地向系统申请它所需要的全部资源

打破循环等待条件：实行资源有序分配策略

• 避免：

1. 加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁）
2. 加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁）
3. 死锁检测

阿里巴巴中最新的开发规约，里面有对避免死锁的说明，具体如下：

---

【强制】对多个资源、数据库表、对象同时加锁时，需要保持一致的加锁顺序，否则可能会造成死锁。 说明：线程一需要对表 A、B、C 依次全部加锁后才可以进行更新操作，那么线程二的加锁顺序也必须是 A、B、C，否则可能出现死锁。

4. 实战JVM死锁问题排查

4.1 死锁代码案例

按照死锁产生原则，可写出一个产生死锁的程序

public class DeadLock {
    //创建两个对象，用两个线程分别先后独占
    private Boolean flag1 = true;
    private Boolean flag2 = false;

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock deadLock = new DeadLock();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程1开始，作用是当flag1 = true 时，将flag2也改为 true");
                synchronized (deadLock.flag1){
                    if(deadLock.flag1){
                        try{
                            //睡眠1s ,模拟业务执行耗时，并保证两个线程进入死锁状态
                            Thread.sleep(1000);
                        }catch (InterruptedException e){
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("flag1 = true,准备锁住flag2...");
                        synchronized (deadLock.flag2){
                            deadLock.flag2 = true;
                        }
                    }
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程2开始，作用是当flag2 = false 时，将flag1也改为 false");
                synchronized (deadLock.flag2){
                    if(!deadLock.flag2){
                        try{
                            //睡眠1s ,模拟业务执行耗时，并保证两个线程进入死锁状态
                            Thread.sleep(1000);
                        }catch (InterruptedException e){
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("flag2 = false,准备锁住flag1...");
                        synchronized (deadLock.flag1){
                            deadLock.flag1 = false;
                        }

                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

以上代码，可以用一个死锁的图解释。线程1独占对象1，想要访问对象2，而对象2此时已经独占对象2，在等待对象1的资源释放，此时线程1因无法获取到对象2而无法向下执行，因此没法释放对象1，线程2同理，造成了死锁状态，两个线程都阻塞在等待资源处

4.2 死锁问题JVM工具排查

4.2.1 jps+jstack方式排查

1. 查找程序运行端口

   > jps -l 
   18714 sun.tools.jps.Jps
   18703 jvm.DeadLock
   

2. jstack打印堆栈信息，发现死锁存在的位置，进行排查

   > jstack -l 18703
   

4.2.2 jconsole方式排查

mac下：输入jconsol命令通过可视化界面连接

选择线程，监测死锁。会将死锁的线程信息都展示出来

4.2.3 jvisualvm方式

用命令行召唤出jconsole，选择对应进程即可直观看到死锁的存在