Java开发之多线程死锁问题排查与解决

原创
2021/11/18 10:31
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死锁问题

死锁定义

多线程编程中,因为抢占资源造成了线程无限等待的情况,此情况称为死锁。

死锁举例

注意:线程和锁的关系是:一个线程可以拥有多把锁,一个锁只能被一个线程拥有。

当两个线程分别拥有一把​java培训​各自的锁之后,又尝试去获取对方的锁,这样就会导致死锁情况的发生,具体先看下面代码:

/**
* 线程死锁问题
*/
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
//创建两个锁对象
Object lock1 = new Object();
Object lock2 = new Object();

//创建子线程
/*
线程1:①先获得锁1 ②休眠1s,让线程2获得锁2 ③线程1尝试获取锁2 线程2同理
*/
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//线程1业务逻辑
synchronized(lock1){
System.out.println("线程1得到了锁子1");
try {
//休眠1s,让线程2先得到锁2
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程1尝试获取锁2...");
synchronized(lock2){
System.out.println("线程1获得了锁2!");
}
}
}
},"线程1");


Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//线程2业务逻辑
synchronized(lock2){
System.out.println("线程2得到了锁子2");
try {
//休眠1s,让线程1先得到锁1;因为线程是并发执行我们不知道谁先执行
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程2尝试获取锁1...");
synchronized(lock1){
System.out.println("线程2获得了锁1");
}
}
}
},"线程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}

程序运行结果如下:

可以看出,线程1尝试获取了锁2,线程2尝试获取了锁1,但是二者并没有获取到对方的锁;这就发生了所谓的“死锁”!

如何排查死锁

想要排查死锁具体细节,可以通过三个工具(位于jdk安装路径bin目录)去排查,现在就给大家介绍一下:

1.jconsole

可以看出,线程1和线程2发生了死锁,死锁发生的位置一目了然

2.jvisualvm

可以看出,发生了死锁,线程1和线程2尝试获取的锁是对方的锁。

3.jmc

可以看出,同样检测出了死锁情况

无论是用哪个工具排查死锁情况都是OK的。

死锁发生的条件

1.互斥条件(一个锁只能被一个线程占有,当一个锁被一个线程持有之后,不能再被其他线程持有);

2.请求拥有(一个线程拥有一把锁之后,又去尝试请求拥有另外一把锁);可以解决

3.不可剥夺(一个锁被一个线程占有之后,如果该线程没有释放锁,其他线程不能强制获得该锁);

4.环路等待条件(多线程获取锁时形成了一个环形链)可以解决

怎么解决死锁问题?

环路等待条件相对于请求拥有更容易实现,那么通过破坏环路等待条件解决死锁问题

破坏环路等待条件示意图:

针对于上面死锁举例中代码,解决死锁,具体看下面代码:

public class SolveDeadLock {
public static void main(String[] args) {
//创建两个锁对象
Object lock1 = new Object();
Object lock2 = new Object();

Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//线程1业务逻辑
synchronized(lock1){
System.out.println("线程1得到了锁子1");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程1尝试获取锁2...");
synchronized(lock2){
System.out.println("线程1获得了锁2!");
}
}
}
},"线程1");

Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//线程2业务逻辑
synchronized(lock1){
System.out.println("线程2得到了锁子1");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程2尝试获取锁2...");
synchronized(lock2){
System.out.println("线程2获得了锁2");
}
}
}
},"线程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}

程序运行结果如下:

可以看出,通过破坏环路等待条件完美解决了死锁问题

线程通讯机制(wait/notify/notifyAll)

定义

线程通讯机制:一个线程的动作可以让另外一个线程感知到,这就是线程通讯机制。

wait():让当前线程进入休眠等待状态;

notify():唤醒当前对象上的休眠等待线程;

notifyAll():唤醒当前对象上的所有休眠等待线程。

相关面试重点

面试问题:

1.wait()使用时为什么需要加锁?

因为wait()必须在同步方法或者同步块中使用,也就是说wait()需要配合加锁一起使用(比如synchronized或Lock),调用对象调用wait()如果没有适当的锁,就会引发异常,因此说wait()使用时需要加锁。

2.wait()使用为什么要释放锁?

wait()是Objetc类中一个实例方法,默认是不传任何值的,不传值的时候表示让当前线程处于永久休眠等待状态,这样会造成一个锁被一个线程长时间一直拥有,为了避免这种问题的发生,使用wait()后必须释放锁。

wait()/notify()/notifyAll()使用时注意事项:

使用这三个方法时都必须进行加锁;

2.加锁的对象和调用wait()/notify()/notifyAll()对象必须是同一个对象;

3.一组wait()/notify()/notifyAll()必须是同一个对象;

4.notify()只能唤醒当前对象上的一个休眠等到线程;而notifyAll()可以唤醒当前对象上的所有休眠等待线程。

sleep(0)和wait(0)的区别:

1.sleep()是Thread类中一个静态方法,wait()是Object类中一个普通的成员方法;

2.sleep(0)会立即触发一次CPU的抢占执行,wait(0)会让当前线程无限休眠等待下去。

wait()和sleep()的区别:

相同点:

1.都会让当前线程进行休眠等待;

2.使用二者时都需处理InterruptedException异常(try/catch)。

不同点:

1.wait()是Object中普通成员方法,sleep是Thread中静态方法;

2.wait()使用可以不穿参数,sleep()必须传入一个大于等于0的参数;

3.wait()使用时必须配合加锁一起使用,sleep()使用时不需要加锁;

4.wait()使用时需要释放锁,如果sleep()加锁后不会释放锁;

5.wait()会让当前线程进入WAITING状态(默认没有明确的等待时间,当被别的线程唤醒或者wait()传参后超过等待时间量自己唤醒,将进入就绪状态),sleep()会让当前线程进入TIMED_WAITING状态(有明确的结束等待时间,但是这是死等的方式,休眠结束后进入就绪状态)。

*为什么wait()处于Object中而不是Thread中?(有点绕 我有点懵了…)

wait()的调用必须进行加锁和释放锁操作,而锁是属于对象级别非线程级别,也就是说锁针对于对象进行操作而不是线程;而线程和锁是一对多的关系,一个线程可以拥有多把锁,而一个线程只能被一个线程拥有,为了灵活操作,就将wait()放在Object中。

LockSupport

LockSupport是对wait()的升级,无需加锁也无需释放锁;

LockSupport.park()让线程休眠,和wait()一样会让线程进入WAITING状态;

LockSupport.unpark()唤醒线程,可以唤醒对象上指定的休眠等待线程;(优势)

LockSupport与wait()区别

wait()与LockSupport的区别:

相同点:

1.二者都可以让线程进入休眠等待状态;

2.二者都可以传参或者不传参,让线程都会进入到WAITING状态。

不同点:

1.wait()需要配合加锁一起使用,LockSupport无需加锁;

2.wait()只能唤醒对象的随机休眠线程和全部线程,LockSupport可以唤醒对象的指定休眠线程。

 

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