面試官：如何排查死鎖？

作者：磊哥 2023-02-16 08:10:40

我們創建兩個鎖和兩個線程，讓線程 1 先擁有鎖 A，然后在 1s 后嘗試獲取鎖 B，同時我們啟動線程 2，讓它先擁有鎖 B，然后在 1s 之后嘗試獲取鎖 A，這時就會出現相互等待對方釋放鎖的情況，從而造成死鎖的問題，

死鎖（Dead Lock）指的是兩個或兩個以上的運算單元（進程、線程或協程），都在等待對方停止執行，以取得系統資源，但是沒有一方提前退出，就稱為死鎖。

死鎖示例

接下來，我們先來演示一下 Java 中最簡單的死鎖，我們創建兩個鎖和兩個線程，讓線程 1 先擁有鎖 A，然后在 1s 后嘗試獲取鎖 B，同時我們啟動線程 2，讓它先擁有鎖 B，然后在 1s 之后嘗試獲取鎖 A，這時就會出現相互等待對方釋放鎖的情況，從而造成死鎖的問題，具體代碼如下：

publicclass DeadLockExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object lockA = new Object(); // 創建鎖 A
        Object lockB = new Object(); // 創建鎖 B

        // 創建線程 1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 先獲取鎖 A
                synchronized (lockA) {
                    System.out.println("線程 1:獲取到鎖 A!");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 嘗試獲取鎖 B
                    System.out.println("線程 1:等待獲取 B...");
                    synchronized (lockB) {
                        System.out.println("線程 1:獲取到鎖 B!");
                    }
                }
            }
        });
        t1.start(); // 運行線程

        // 創建線程 2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 先獲取鎖 B
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println("線程 2:獲取到鎖 B!");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 嘗試獲取鎖 A
                    System.out.println("線程 2:等待獲取 A...");
                    synchronized (lockA) {
                        System.out.println("線程 2:獲取到鎖 A!");
                    }
                }
            }
        });
        t2.start(); // 運行線程
    }
}

以上程序的執行結果如下：

從上述結果可以看出，線程 1 和線程 2 都在等待對方釋放鎖，這樣就造成了死鎖問題。

死鎖產生原因

通過以上示例，我們可以得出結論，要產生死鎖需要滿足以下 4 個條件：

互斥條件：指運算單元（進程、線程或協程）對所分配到的資源具有排它性，也就是說在一段時間內某個鎖資源只能被一個運算單元所占用。
請求和保持條件：指運算單元已經保持至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其它運算單元占有，此時請求運算單元阻塞，但又對自己已獲得的其它資源保持不放。
不可剝奪條件：指運算單元已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪。
環路等待條件：指在發生死鎖時，必然存在運算單元和資源的環形鏈，即運算單元正在等待另一個運算單元占用的資源，而對方又在等待自己占用的資源，從而造成環路等待的情況。

只有以上 4 個條件同時滿足，才會造成死鎖問題。

死鎖排查

如果程序出現死鎖問題，可通過以下 4 種方案中的任意一種進行分析和排查。

方案 1：jstack

我們在使用 jstack 之前，先要通過 jps 得到運行程序的進程 ID，使用方法如下：

“jps -l”可以查詢本機所有的 Java 程序，jps（Java Virtual Machine Process Status Tool）是 Java 提供的一個顯示當前所有 Java 進程 pid 的命令，適合在 linux/unix/windows 平臺上簡單察看當前 Java 進程的一些簡單情況，“-l”用于輸出進程 pid 和運行程序完整路徑名（包名和類名）。

有了進程 ID（PID）之后，我們就可以使用“jstack -l PID”來發現死鎖問題了，如下圖所示：