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如何通過編程發(fā)現(xiàn)Java死鎖
死鎖，是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)作一直在等待其他動(dòng)作完成而使得所有動(dòng)作都始終處在阻塞的狀態(tài)。如何通過編程發(fā)現(xiàn)Java死鎖？下面就一起來了解看看吧！
死鎖是指，兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)作一直在等待其他動(dòng)作完成而使得所有動(dòng)作都始終處在阻塞的狀態(tài)。想要在開發(fā)階段檢測(cè)到死鎖是非常困難的，而想要解除死鎖往往需要重新啟動(dòng)程序。更糟的是，死鎖通常發(fā)生在負(fù)載最重的生產(chǎn)過程中，而想要在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)它，十分不易。之所以這么說，是因?yàn)闇y(cè)試線程之間所有可能的交叉是不現(xiàn)實(shí)的。盡管出現(xiàn)了一些靜態(tài)分析庫可以幫助我們發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的死鎖，我們還是有必要在運(yùn)行時(shí)檢測(cè)到死鎖，并且得到有用的信息，以便我們解決這個(gè)問題或者重啟程序，或者做些其他的事情。
在編程中使用ThreadMXBean類來檢測(cè)死鎖
Java 5引入了ThreadMXBean接口，它提供了多種監(jiān)視線程的方法。我建議您了解所有這些方法，因?yàn)楫?dāng)您沒使用外部工具時(shí)，它們會(huì)為您提供很多有用的操作以便您監(jiān)測(cè)程序性能。這里，我們感興趣的方法是findMonitorDeadlockedThreads，如過您使用的是Java 6，對(duì)應(yīng)的方法是findDeadlockedThreads。二者的區(qū)別的是，findDeadlockedThreads還可以檢測(cè)到owner locks（java.util.concurrent）引起的死鎖，而findMonitorDeadlockedThreads只能檢測(cè)monitor locks（例如，同步塊）。由于保留老版本的方法只是出于兼容性的考慮，所以我將使用新版本的方法。在這里，編程的思想是把對(duì)死鎖的周期性檢測(cè)封裝到一個(gè)可重用組件里，之后我們只需啟動(dòng)它、隨它去。
一種實(shí)現(xiàn)調(diào)度的方法是通過執(zhí)行器框架，即一組良好抽象并易于使用的多線程類。
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
this.scheduler.scheduleAtFixedRate(deadlockCheck, period, period, unit);
就是那么簡(jiǎn)單，在我們通過選擇周期和時(shí)間單位而設(shè)置了一個(gè)特定時(shí)間后，就得到了一個(gè)周期性調(diào)用的線程。關(guān)注公眾號(hào)：程序員大咖。接著，我們想使功用得以拓展從而允許用戶提供在程序檢測(cè)到死鎖時(shí)所觸發(fā)的行為。最后，我們需要一個(gè)方法來接收用于描述死鎖中所有線程的一系列對(duì)象。
void handleDeadlock(final ThreadInfo[] deadlockedThreads);
現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)類已經(jīng)萬事俱備了。
public interface DeadlockHandler {
void handleDeadlock(final ThreadInfo[] deadlockedThreads);
}
public class DeadlockDetector {
private final DeadlockHandler deadlockHandler;
private final long period;
private final TimeUnit unit;
private final ThreadMXBean mbean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
private final ScheduledExecutorService scheduler =
Executors.newScheduledThreadPool(1);
final Runnable deadlockCheck = new Runnable() {
@Override
public void run() {
long[] deadlockedThreadIds = DeadlockDetector.this.mbean.findDeadlockedThreads();
if (deadlockedThreadIds != null) {
ThreadInfo[] threadInfos =
DeadlockDetector.this.mbean.getThreadInfo(deadlockedThreadIds);
DeadlockDetector.this.deadlockHandler.handleDeadlock(threadInfos);
}
}
};
public DeadlockDetector(final DeadlockHandler deadlockHandler,
final long period, final TimeUnit unit) {
this.deadlockHandler = deadlockHandler;
this.period = period;
this.unit = unit;
}
public void start() {
this.scheduler.scheduleAtFixedRate(
this.deadlockCheck, this.period, this.period, this.unit);
}
}
讓我們動(dòng)手試試。首先，我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)handler用來向System.err輸出死鎖線程的信息。在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，我們可以用它發(fā)送郵件，比如：
public class DeadlockConsoleHandler implements DeadlockHandler {
@Override
public void handleDeadlock(final ThreadInfo[] deadlockedThreads) {
if (deadlockedThreads != null) {
System.err.println("Deadlock detected!");
Map<Thread, StackTraceElement[]> stackTraceMap = Thread.getAllStackTraces();
for (ThreadInfo threadInfo : deadlockedThreads) {
if (threadInfo != null) {
for (Thread thread : Thread.getAllStackTraces().keySet()) {
if (thread.getId() == threadInfo.getThreadId()) {
System.err.println(threadInfo.toString().trim());
for (StackTraceElement ste : thread.getStackTrace()) {
System.err.println("t" + ste.toString().trim());
}
}
}
}
}
}
}
}
這一過程在所有的堆棧追蹤中反復(fù)進(jìn)行并為每個(gè)線程信息打印對(duì)應(yīng)的堆棧蹤跡。通過這種方式，我們可以準(zhǔn)確知道每個(gè)線程等待的位置和對(duì)象。但這個(gè)方法有一個(gè)缺陷——當(dāng)一個(gè)線程只是暫時(shí)等待時(shí)，可能會(huì)被當(dāng)作一個(gè)暫時(shí)的死鎖，從而引發(fā)錯(cuò)誤的警報(bào)。出于此，當(dāng)我們處理死鎖時(shí)，原始線程不能繼續(xù)存在而findDeadlockedThreads方法會(huì)返回沒有此類線程。為了避免可能出現(xiàn)的NullPointerException，我們需要警惕這種情況。最后，讓我們促成一個(gè)死鎖來看看系統(tǒng)是如何運(yùn)行的。
DeadlockDetector deadlockDetector = new DeadlockDetector(new DeadlockConsoleHandler(), 5, TimeUnit.SECONDS);
deadlockDetector.start();
final Object lock1 = new Object();
final Object lock2 = new Object();
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock1) {
System.out.println("Thread1 acquired lock1");
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
} catch (InterruptedException ignore) {
}
synchronized (lock2) {
System.out.println("Thread1 acquired lock2");
}
}
}
});
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock2) {
System.out.println("Thread2 acquired lock2");
synchronized (lock1) {
System.out.println("Thread2 acquired lock1");
}
}
}
});
thread2.start();
輸出：
Thread1 acquired lock1
Thread2 acquired lock2
Deadlock detected!
“Thread-1” Id=11 BLOCKED on java.lang.Object@68ab95e6 owned by “Thread-0” Id=10
deadlock.DeadlockTester$2.run(DeadlockTester.java:42)
java.lang.Thread.run(Thread.java:662)
“Thread-0” Id=10 BLOCKED on java.lang.Object@58fe64b9 owned by “Thread-1” Id=11
deadlock.DeadlockTester$1.run(DeadlockTester.java:28)
java.lang.Thread.run(Thread.java:662)
記住，死鎖檢測(cè)的開銷可能會(huì)很大，你需要用你的程序來測(cè)試一下你是否真的需要死鎖檢測(cè)以及多久檢測(cè)一次。我建議死鎖檢測(cè)的時(shí)間間隔至少為幾分鐘，因?yàn)楦宇l繁的檢測(cè)并沒有太大的意義，原因是我們并沒有一個(gè)復(fù)原計(jì)劃，我們能做的只是調(diào)試和處理錯(cuò)誤或者重啟程序并祈禱不會(huì)再次發(fā)生死鎖。
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