Java死锁检测以及解决办法

Java死锁检测以及解决办法

一、死锁概念

1. 什么是死锁？

两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源, 都在等待对方执行完毕才能继续往下执行的时候，就称为发生了死锁。结果就是两个线程或多个线程都陷入了无限的等待中。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

一般是有多个锁对象的情况下并且获得锁顺序不一致造成的。

2. java 死锁产生的四个必要条件

1）互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用

2）不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。

3）请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。

4）循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

3. 死锁的影响

1）系统资源浪费

一旦发生死锁，相关的进程会无限期地占用系统资源，而这些资源无法被其他进程使用，导致系统资源的浪费和利用率降低。

2）系统性能下降

死锁会导致进程长时间等待，影响系统响应时间，严重时甚至可能让系统无法响应新的请求，导致性能显著下降。

3）系统稳定性降低

死锁使得部分进程停滞，从而影响依赖这些进程的其他部分，甚至导致整个系统失去响应，影响系统的稳定性和可靠性。

4. 如何避免死锁？

为了避免死锁的危害，通常需要在设计阶段进行预防，包括资源分配有序化、锁定顺序控制、减少锁的粒度等策略，同时在运行时进行死锁检测和恢复。

二、死锁示例

代码示例如下：

 1 public class DeadLock {
 2     /**
 3      * 创建两个对象，用两个线程分别先后独占
 4      */
 5     private Boolean flag1 = true;
 6     private Boolean flag2 = false;
 7 
 8     public static void main(String[] args) {
 9         DeadLock deadLock = new DeadLock();
10 
11         new Thread(new Runnable() {
12             @Override
13             public void run() {
14                 System.out.println("线程1开始，作用是当flag1 = true 时，将flag2也改为 true");
15                 synchronized (deadLock.flag1){
16                     if(deadLock.flag1){
17                         try{
18                             //睡眠1s ,模拟业务执行耗时，并保证两个线程进入死锁状态
19                             Thread.sleep(1000);
20                         }catch (InterruptedException e){
21                             e.printStackTrace();
22                         }
23                         System.out.println("flag1 = true,准备锁住flag2...");
24                         synchronized (deadLock.flag2){
25                             deadLock.flag2 = true;
26                         }
27                     }
28                 }
29             }
30         }).start();
31 
32         new Thread(new Runnable() {
33             @Override
34             public void run() {
35                 System.out.println("线程2开始，作用是当flag2 = false 时，将flag1也改为 false");
36                 synchronized (deadLock.flag2){
37                     if(!deadLock.flag2){
38                         try{
39                             //睡眠1s ,模拟业务执行耗时，并保证两个线程进入死锁状态
40                             Thread.sleep(1000);
41                         }catch (InterruptedException e){
42                             e.printStackTrace();
43                         }
44                         System.out.println("flag2 = false,准备锁住flag1...");
45                         synchronized (deadLock.flag1){
46                             deadLock.flag1 = false;
47                         }
48 
49                     }
50                 }
51             }
52         }).start();
53     }
54 }

三、死锁检测

1. jps

jps -l

查看所有的jvm进程，包括进程ID，进程启动的路径等等。

如下图：

2. jstack

jstack [pid]

jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。通过这个命令，可以观察jvm中当前所有线程的运行情况和线程当前状态。

执行命令：jstack 10928，截取部分运行结果，如下图：

3. 可视化工具 jconsole

从Java 5开始引入了 JConsole，JConsole 是一个内置 Java 性能分析器。

主要用于基础的 JVM 监控，适合于查看应用程序的基本运行状况。它提供了一些基础指标，比如 CPU、内存使用率、线程状态、类加载信息以及基本的 MBeans 信息。它简单轻便，适合对应用进行基本的监控。

1）在命令终端输入：jconsole

2）点击连接进去

进入所检测的进程后，选择“线程”选项卡，并点击“检测死锁”。即可出来检测结果。如下图：

4. 可视化工具 visual VM

Visual VM 功能比 JConsole 更全面，除了 JConsole 提供的基础监控功能外，VisualVM 还支持更复杂的调试和性能分析。它可以进行 CPU 和内存的详细分析、线程分析、内存泄露检测，还可以生成堆转储文件、线程转储、GC 日志等，并支持通过插件扩展功能，比如集成 BTrace 进行动态追踪。