如何检查线程是否死锁了？

Posted 2020-12-27 ryn3316

产生死锁的四个必要条件

（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程（线程）使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程（线程）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 : 此进程（线程）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 : 多个进程（线程）之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

 

可以使用 jstack或者pstack 和 gdb 工具对死锁程序进行分析。

pstack： 功能是打印输出此进程的堆栈信息。可以输出所有线程的调用关系栈

jstack：jstack是java虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具，所以仅适用于java程序，功能跟pstack一样，但是更强大，可以提示哪个地方可能死锁了。

pstack和jstack判断死锁，都需要多执行几次命令，观察每次的输出结果，才能推测是否死锁了。

gdb：

1 运行程序，设置能影响程序运行的参数和环境 ;

2 控制程序在指定的条件下停止运行；

3 当程序停止时，可以检查程序的状态；

4 当程序 crash 时，可以检查 core 文件；

5 可以修改程序的错误，并重新运行程序；

6 可以动态监视程序中变量的值；

7 可以单步执行代码，观察程序的运行状态。

 

线程死锁分析：

1. 连续多次执行 $pstack <PID>   其中PID是进程号

   查看每个线程的函数调用关系的堆栈，观察每个线程当前的执行点是否在等待一个锁。

   多次执行该命令，发现某些线程的当前执行点不变，总是在等待同一个锁，就可以怀疑是否死锁了。

   如果怀疑哪些线程发生死锁了，可以采用gdb 进一步attach线程并进行分析。

 

 

2. 执行$gdb -p <PID>  或者  $gdb attach <PID>

    (gdb) info thread

    (gdb) thread <thread ID>

 

BTW：gdb的all-stop和non-stop模式 (GDBv7.0及之上版本支持)

默认都是all-stop，即在某线程的代码里设置了断点，触发断点时所有的线程都会中断。

non-stop是多线程调试的好帮手，某个线程里的断点触发了，其它线程还照常run，可以重现死锁的场景。

想打开non-stop，可以修改~/.gdbinit，添加如下三行：

    set target-async 1
    set pagination off
    set non-stop on

或者在进入gdb以后，依次执行以上三行，可以临时开启non-stop，退出gdb后失效。(猜是这样，需要实验验证)

另外，如果多个线程走的一个代码块，停在了同一个断点上，例如只想让线程1和线程3继续，使用：

    (gdb) thread apply 3 1 continue

 

再BTW，判断热锁。热锁是指经常被打开关闭打开关闭的锁，由于多个线程对锁或者临界区的竞争造成的。

    * 频繁的线程的上下文切换：从操作系统对线程的调度来看，当 线程在等待资源而阻塞的时候，操作系统会将之切换出来，放到等待的队列，当线程获得资源之后，调度算法会将这个线程切换进去，放到执行队列中。
    * 大量的系统调用：因为线程的上下文切换，以及热锁的竞争，或 者临界区的频繁的进出，都可能导致大量的系统调用。
    * 大部分 CPU开销用在 “系统态 ”：线程上下文切换，和系统调用，都会导致 CPU在 “系统态 ”运行，换而言之，虽然系统很忙碌，但是 CPU用在 “用户态 ”的比例较小，应用程序得不到充分的 CPU资源。  
    * 随着 CPU数目的增多，系统的性能反而下降。因为 CPU数目多，同 时运行的线程就越多，可能就会造成更频繁的线程上下文切换和系统态的 CPU开销，从而导致更糟糕的性能。 

可以通过脚本来固定时间间隔调用pstack，和查看系统资源使用情况的命令，比如top，分别将输出打印到log文件里。

当然要每次执行命令都得打印时间戳。

分析log文件，可以大概推测出热锁所在的位置。可以通过优化热锁，来提升程序的性能，例如吞吐量、响应时间。