【JVM】面试题之死锁及问题是怎么定位

前言

之前面试的时候被问到死锁这块的问题，借着最近学习jvm来总结下死锁相关的知识。如果有地方写的不到位的地方，麻烦读者及时提出，放在评论区，我这边也好及时改正。

回顾

所谓，温故而知新，首先回顾下，我们之前学过的线程的状态以及死锁产生的条件。

线程的状态在Java中线程的状态一共被分成6种：
<ignore_js_op>
初始态（NEW）
创建一个Thread对象，但还未调用start()启动线程时，线程处于初始态。
运行态（RUNNABLE），在Java中，运行态包括就绪态和运行态。
就绪态
该状态下的线程已经获得执行所需的所有资源，只要CPU分配执行权就能运行。所有就绪态的线程存放在就绪队列中。
运行态
获得CPU执行权，正在执行的线程。
由于一个CPU同一时刻只能执行一条线程，因此每个CPU每个时刻只有一条运行态的线程。
阻塞态（BLOCKED）
当一条正在执行的线程请求某一资源失败时，就会进入阻塞态。
而在Java中，阻塞态专指请求锁失败时进入的状态。
由一个阻塞队列存放所有阻塞态的线程。
处于阻塞态的线程会不断请求资源，一旦请求成功，就会进入就绪队列，等待执行。
等待态（WAITING）
当前线程中调用wait、join、park函数时，当前线程就会进入等待态。
也有一个等待队列存放所有等待态的线程。
线程处于等待态表示它需要等待其他线程的指示才能继续运行。
进入等待态的线程会释放CPU执行权，并释放资源（如：锁）
超时等待态（TIMED_WAITING）
当运行中的线程调用sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil时，就会进入该状态；
它和等待态一样，并不是因为请求不到资源，而是主动进入，并且进入后需要其他线程唤醒；
进入该状态后释放CPU执行权和占有的资源。
与等待态的区别：到了超时时间后自动进入阻塞队列，开始竞争锁。
终止态（TERMINATED）
线程执行结束后的状态。
死锁产生的条件
互斥条件：进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问，若其他进程访问该资源，只能等待，直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
请求和保持条件：进程获得一定的资源之后，又对其他资源发出请求，但是该资源可能被其他进程占有，此事请求阻塞，但又对自己获得的资源保持不放
不可剥夺条件：是指进程已获得的资源，在未完成使用之前，不可被剥夺，只能在使用完后自己释放
环路等待条件：是指进程发生死锁后，必然存在一个进程–资源之间的环形链死锁问题
构造死锁
编写代码，启动2个线程，Thread1拿到了obj1锁，准备去拿obj2锁时，obj2已经被 Thread2锁定，所以发送了死锁。

[JavaScript] 纯文本查看复制代码

public class TestDeadLock {

private static Object obj1 = new Object();

private static Object obj2 = new Object();

public static void main(String[] args) {

new Thread(new Thread1()).start();

new Thread(new Thread2()).start();

}

private static class Thread1 implements Runnable {

@Override

public void run() {

synchronized (obj1) {

System.out.println("Thread1 拿到 obj1 的锁");

try {

//停顿2秒的意义在于，让thread2线程拿到obj2的锁

Thread.sleep(2000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

synchronized (obj2) {

System.out.println("Thread1 拿到 obj2 的锁");

}

private static class Thread2 implements Runnable {

@Override

public void run() {

synchronized (obj2) {

System.out.println("Thread2 拿到 obj2 的锁");

try {

//停顿2秒的意义在于，让thread1线程拿到obj1的锁

Thread.sleep(2000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

synchronized (obj1) {

System.out.println("Thread2 拿到 obj1 的锁");

}

[Java] 纯文本查看复制代码

[root@localhost test]# javac TestDeadLock.java

[root@localhost test]# ll

total 27692

drwxr-xr-x. 9 root root 220 Jan 3 23:22 apache-tomcat-7.0.99

-rw-r--r--. 1 root root 9587605 Dec 11 21:44 apache-tomcat-7.0.99.tar.gz

-rw-------. 1 root root 18737999 Jan 4 16:52 dump.dat

-rw-r--r--. 1 root root 433 Jan 3 23:23 Main.class

-rw-r--r--. 1 root root 135 Jan 3 23:23 Main.java

-rw-r--r--. 1 root root 184 Jan 5 10:08 TestDeadLock$1.class

-rw-r--r--. 1 root root 843 Jan 5 10:08 TestDeadLock.class

-rw-r--r--. 1 root root 1547 Jan 5 10:02 TestDeadLock.java

-rw-r--r--. 1 root root 1066 Jan 5 10:08 TestDeadLock$Thread1.class

-rw-r--r--. 1 root root 1066 Jan 5 10:08 TestDeadLock$Thread2.class

[root@localhost test]# java TestDeadLock

Thread1 拿到 obj1 的锁

Thread2 拿到 obj2 的锁

#这里发生了死锁，程序一直将等待下去

jstack命令分析

[JavaScript] 纯文本查看复制代码

[root@localhost ~]# jstack 13399

2020-01-05 10:09:42

Full thread dump OpenJDK 64-Bit Server VM (25.232-b09 mixed mode):

"Attach Listener" #11 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5bf0001000 nid=0x3477 waiting on condition [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"DestroyJavaVM" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c1804b800 nid=0x3458 waiting on condition [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Thread-1" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c18149000 nid=0x3462 waiting for monitor entry [0x00007f5c1cac7000]

java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)

- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Thread-0" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c18147000 nid=0x3461 waiting for monitor entry [0x00007f5c1cbc8000]

java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)

- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18117800 nid=0x345f runnable [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18114800 nid=0x345e waiting on condition [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18105800 nid=0x345d waiting on condition [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c18103800 nid=0x345c runnable [0x0000000000000000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007f5c180da000 nid=0x345b in Object.wait() [0x00007f5c1d62a000]

java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

at java.lang.Object.wait(Native Method)

- waiting on <0x00000000e3408ed8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:144)

- locked <0x00000000e3408ed8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:165)

at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:216)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f5c180d5000 nid=0x345a in Object.wait() [0x00007f5c1d72b000]

java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

at java.lang.Object.wait(Native Method)

- waiting on <0x00000000e3406c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

at java.lang.Object.wait(Object.java:502)

at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)

- locked <0x00000000e3406c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c180cb800 nid=0x3459 runnable

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c1811a000 nid=0x3460 waiting on condition

JNI global references: 5

Found one Java-level deadlock:

=============================

"Thread-1":

waiting to lock monitor 0x00007f5bfc0062c8 (object 0x00000000e3466bd0, a java.lang.Object),

which is held by "Thread-0"

"Thread-0":

waiting to lock monitor 0x00007f5bfc004e28 (object 0x00000000e3466be0, a java.lang.Object),

which is held by "Thread-1"

Java stack information for the threads listed above:

===================================================

"Thread-1":

at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)

- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Thread-0":

at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)

- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

在输出的信息中，已经看到，发现了1个死锁，关键看这个：

[JavaScript] 纯文本查看复制代码

"Thread-1":

at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:45)

- waiting to lock <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Thread-0":

at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:25)

- waiting to lock <0x00000000e3466be0> (a java.lang.Object)

- locked <0x00000000e3466bd0> (a java.lang.Object)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以清晰的看到：

Thread2获取了 <0x00000000e3466be0> 的锁，等待获取 <0x00000000e3466bd0> 这个锁
Thread1获取了 <0x00000000e3466bd0> 的锁，等待获取 <0x00000000e3466be0> 这个锁
由此可见，发生了死锁。

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