如何检测并避免 Java 中的死锁？

作者：Yujiaao https://segmentfault.com/a/1190000019962661

经典但核心Java面试问题之一。

如果你没有参与过多线程并发 Java 应用程序的编码，你可能会失败。

如何避免 Java 线程死锁？

如何避免 Java 中的死锁？

这是 Java 面试的热门问题之一, 也是多线程的编程中的重口味之一, 主要在招高级程序员时容易被问到, 且有很多后续问题。

尽管问题看起来非常基本, 但大多数 Java 开发人员一旦你开始深入, 就会陷入困境。

面试问题总是以“什么是死锁🔒？”开始

当两个或多个线程在等待彼此释放所需的资源(锁定)并陷入无限等待即是死锁。它仅在多任务或多线程的情况下发生。

如何检测 Java 中的死锁？

虽然这可以有很多答案, 但我的版本是首先我会看看代码, 如果我看到一个嵌套的同步块，或从一个同步的方法调用其他同步方法, 或试图在不同的对象上获取锁, 如果开发人员不是非常小心，就很容易造成死锁。

另一种方法是在运行应用程序时实际锁定时找到它, 尝试采取线程转储,在 Linux 中,你可以通过kill -3命令执行此操作, 这将打印应用程序日志文件中所有线程的状态, 并且你可以看到哪个线程被锁定在哪个线程对象上。

你可以使用 fastthread.io 网站等工具分析该线程转储, 这些工具允许你上载线程转储并对其进行分析。

另一种方法是使用 jConsole 或 VisualVM, 它将显示哪些线程被锁定以及哪些对象被锁定。

如果你有兴趣了解故障排除工具和分析线程转储的过程, 我建议你看看 Uriah Levy 在多元视觉(PluraIsight)上《分析 Java 线程转储》课程。旨在详细了解 Java 线程转储, 并熟悉其他流行的高级故障排除工具。

编写一个将导致死锁的Java程序？

一旦你回答了前面的问题,他们可能会要求你编写代码,这将导致Java死锁。

这是我的版本之一

/**
 * Java 程序通过强制循环等待来创建死锁。
 */
public class DeadLockDemo {
    /*
     * 此方法请求两个锁,第一个字符串,然后整数
     */
     public void method1() {
        synchronized (String.class) {
            System.out.println("Aquired lock on String.class object");
            synchronized (Integer.class) {
                System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");
            }
        }
    }
    /*
     * 此方法也请求相同的两个锁,但完全
     * 相反的顺序,即首先整数,然后字符串。
     * 如果一个线程持有字符串锁,则这会产生潜在的死锁
     * 和其他持有整数锁,他们等待对方,永远。
     */
     public void method2() {
        synchronized (Integer.class) {
            System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");
            synchronized (String.class) {
                System.out.println("Aquired lock on String.class object");
            }
        }
    }
}

如果 method1() 和 method2() 都由两个或多个线程调用,则存在死锁的可能性, 因为如果线程 1 在执行 method1() 时在 Sting 对象上获取锁, 线程 2 在执行 method2() 时在 Integer 对象上获取锁, 等待彼此释放 Integer 和 String 上的锁以继续进行一步, 但这永远不会发生。

此图精确演示了我们的程序, 其中一个线程在一个对象上持有锁, 并等待其他线程持有的其他对象锁。

你可以看到, Thread1 需要 Thread2 持有的 Object2 上的锁,而 Thread2 希望获得 Thread1 持有的 Object1 上的锁。由于没有线程愿意放弃, 因此存在死锁, Java 程序被卡住。

其理念是, 你应该知道使用常见并发模式的正确方法, 如果你不熟悉这些模式,那么 Jose Paumard 《应用于并发和多线程的常见 Java 模式》是学习的好起点，另外关注微信公众号Java技术栈，也可以阅读很多设计模式干货。

如何避免Java中的死锁？

现在面试官来到最后一部分, 在我看来, 最重要的部分之一; 如何修复代码中的死锁？或如何避免Java中的死锁？

如果你仔细查看了上面的代码,那么你可能已经发现死锁的真正原因不是多个线程, 而是它们请求锁的方式, 如果你提供有序访问, 则问题将得到解决。

下面是我的修复版本,它通过避免循环等待，而避免死锁, 而不需要抢占, 这是需要死锁的四个条件之一。

public class DeadLockFixed {
    /**
     * 两种方法现在都以相同的顺序请求锁,首先采用整数,然后是 String。
     * 你也可以做反向,例如,第一个字符串,然后整数,
     * 只要两种方法都请求锁定,两者都能解决问题
     * 顺序一致。
     */
    public void method1() {
        synchronized (Integer.class) {
            System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");
            synchronized (String.class) {
                System.out.println("Aquired lock on String.class object");
            }
        }
    }
    public void method2() {
        synchronized (Integer.class) {
            System.out.println("Aquired lock on Integer.class object");
            synchronized (String.class) {
                System.out.println("Aquired lock on String.class object");
            }
        }
    }
}

现在没有任何死锁，因为两种方法都按相同的顺序访问 Integer 和 String 类文本上的锁。

因此,如果线程 A 在 Integer 对象上获取锁, 则线程 B 不会继续, 直到线程 A 释放 Integer 锁, 即使线程 B 持有 String 锁, 线程 A 也不会被阻止, 因为现在线程 B 不会期望线程 A 释放 Integer 锁以继续。