Java核心技术36讲之(十八)死锁

什么情况下Java程序产生死锁?如何定位、修复?

产生死锁

死锁是一种特定的程序状态,在实体之间,由于循环依赖导致彼此一直处于等待之中,没有任何个体可以继续前进。死锁不仅仅是在线程之间会发生,存在资源独占的进程之间同样也可能出现死锁。通常来说,我们大多是聚焦在多线程场景中的死锁,指两个或多个线程之间,由于互相持有对方需要的锁,而永久处于阻塞的状态。

定位死锁

定位死锁最常见的方式就是利用 jstack 等工具获取线程栈,然后定位互相之间的依赖关系,进而找到死锁。如果是比较明显的死锁,往往 jstack 等就能直接定位,类似 JConsole 甚至可以在图形界面进行有限的死锁检测。

修复死锁

如果程序运行时发生了死锁,绝大多数情况下都是无法在线解决的,只能重启、修正程序本身问题。所以,代码开发阶段互相审查,或者利用工具进行预防性排查,往往也是很重要的。


如何在编程中预防死锁?

死锁发生的原因
  1. 互斥条件,类似 Java 中 Monitor 都是独占的,要么是我用,要么是你用。
  2. 互斥条件是长期持有的,在使用结束之前,自己不会释放,也不能被其他线程抢占。
  3. 循环依赖关系,两个或者多个个体之间出现了锁的链条环。
避免死锁的思路和方法
  1. 如果可能的话,尽量避免使用多个锁,并且只有需要时才持有锁。否则,即使是非常精通并发编程的工程师,也难免会掉进坑里,嵌套的synchronized 或者 lock 非常容易出问题。
  2. 如果必须使用多个锁,尽量设计好锁的获取顺序,这个说起来简单,做起来可不容易,你可以参看著名的银行家算法。
  3. 使用带超时的方法,为程序带来更多可控性。类似 Object.wait(…) 或者CountDownLatch.await(…),都支持所谓的timed_wait,我们完全可以就不假定该锁一定会获得,指定超时时间,并为无法得到锁时准备退出逻辑。
  4. 业界也有一些其他方面的尝试,比如通过静态代码分析(如FindBugs)去查找固定的模式,进而定位可能的死锁或者竞争情况。实践证明这种方法也有一定作用,请参考相关文档。

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