面試官：如何排查死鎖？

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：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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：

jstack 用于生成 Java 虛擬機當前時刻的線程快照，“-l”表示長列表（long），打印關于鎖的附加信息。

PS：可以使用 jstack -help 查看更多命令使用說明。

方案 2：jconsole

使用 jconsole 需要打開 JDK 的 bin 目錄，找到 jconsole 并雙擊打開，如下圖所示：

然后選擇要調試的程序，如下圖所示：

之后點擊連接進入，選擇“不安全的連接”進入監控主頁，如下圖所示：

之后切換到“線程”模塊，點擊“檢測死鎖”按鈕，如下圖所示：

之后稍等片刻就會檢測出死鎖的相關信息，如下圖所示：

方案 3：jvisualvm

jvisualvm 也在 JDK 的 bin 目錄中，同樣是雙擊打開：

稍等幾秒之后，jvisualvm 中就會出現本地的所有 Java 程序，如下圖所示：

雙擊選擇要調試的程序：

單機鼠標進入“線程”模塊，如下圖所示：

從上圖可以看出，當我們切換到線程一欄之后就會直接顯示出死鎖信息，之后點擊“線程 Dump”生成死鎖的詳情信息，如下圖所示：

方案 4：jmc

jmc 是 Oracle Java Mission Control 的縮寫，是一個對 Java 程序進行管理、監控、概要分析和故障排查的工具套件。它也是在 JDK 的 bin 目錄中，同樣是雙擊啟動，如下圖所示：

jmc 主頁信息如下：

之后選中要排查的程序，右鍵“啟動 JMX 控制臺”查看此程序的詳細內容，如下圖所示：

然后點擊“線程”，勾中“死鎖檢測”就可以發現死鎖和死鎖的詳情信息，如下圖所示：

總結

死鎖是因為兩個或兩個以上的運算單元，都在等待對方停止執行，以取得系統資源，但沒有一方提前退出，于是就出現了死鎖。死鎖的排查工具總共有 4 種：

• jstack
• jconsole
• jvisualvm
• jmc

從易用性和性能方面來考慮，推薦使用 jconsole 或 jvisualvm 來排查死鎖。

作者介紹

磊哥，14 年編程和框架從業經驗，前 360 技術專家、CSDN 簽約作者、阿里云專家博主、拉勾網簽約作者、掘金優秀作者、慕課網講師等。期待與你相遇，一起探討和分享技術的樂趣。?