Поиск по сайту:

Тупик в примере Java

Тупик в java — это ситуация программирования, когда два или более потока заблокированы навсегда. Взаимная блокировка Java возникает как минимум с двумя потоками и двумя или более ресурсами. Здесь я написал простую программу, которая вызовет сценарий взаимной блокировки Java, а затем мы посмотрим, как его проанализировать.

Тупик в Java

package com.journaldev.threads;

public class ThreadDeadlock {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();
        Object obj3 = new Object();
    
        Thread t1 = new Thread(new SyncThread(obj1, obj2), "t1");
        Thread t2 = new Thread(new SyncThread(obj2, obj3), "t2");
        Thread t3 = new Thread(new SyncThread(obj3, obj1), "t3");
        
        t1.start();
        Thread.sleep(5000);
        t2.start();
        Thread.sleep(5000);
        t3.start();
        
    }

}

class SyncThread implements Runnable{
    private Object obj1;
    private Object obj2;

    public SyncThread(Object o1, Object o2){
        this.obj1=o1;
        this.obj2=o2;
    }
    @Override
    public void run() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(name + " acquiring lock on "+obj1);
        synchronized (obj1) {
         System.out.println(name + " acquired lock on "+obj1);
         work();
         System.out.println(name + " acquiring lock on "+obj2);
         synchronized (obj2) {
            System.out.println(name + " acquired lock on "+obj2);
            work();
        }
         System.out.println(name + " released lock on "+obj2);
        }
        System.out.println(name + " released lock on "+obj1);
        System.out.println(name + " finished execution.");
    }
    private void work() {
        try {
            Thread.sleep(30000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

В приведенной выше программе SyncThread реализует интерфейс Runnable и работает с двумя объектами, последовательно блокируя каждый из них с помощью синхронизированного блока. В основном методе у меня есть три потока, работающих для SyncThread, и между каждым из потоков есть общий ресурс. Потоки запускаются таким образом, что они смогут получить блокировку первого объекта, но когда они пытаются получить блокировку второго объекта, они переходят в состояние ожидания, поскольку уже заблокированы другим потоком. Это формирует циклическую зависимость ресурса между потоками, вызывая взаимоблокировку. Когда я выполняю вышеуказанную программу, вот сгенерированный вывод, но программа никогда не завершается из-за взаимоблокировки в потоках Java.

t1 acquiring lock on java.lang.Object@6d9dd520
t1 acquired lock on java.lang.Object@6d9dd520
t2 acquiring lock on java.lang.Object@22aed3a5
t2 acquired lock on java.lang.Object@22aed3a5
t3 acquiring lock on java.lang.Object@218c2661
t3 acquired lock on java.lang.Object@218c2661
t1 acquiring lock on java.lang.Object@22aed3a5
t2 acquiring lock on java.lang.Object@218c2661
t3 acquiring lock on java.lang.Object@6d9dd520

Здесь мы можем четко определить ситуацию взаимоблокировки по выходным данным, но в реальных приложениях очень сложно найти ситуацию взаимоблокировки и отладить ее.

Как обнаружить взаимоблокировку в Java

Чтобы обнаружить взаимоблокировку в java, нам нужно посмотреть дамп потока java приложения, в последнем посте я объяснил, как мы можем создать дамп потока с помощью профилировщика VisualVM или утилиты jstack. Вот дамп потока вышеуказанной программы.

2012-12-27 19:08:34
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (23.5-b02 mixed mode):

"Attach Listener" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a2814000 nid=0x4007 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"DestroyJavaVM" prio=5 tid=0x00007fb0a2801000 nid=0x1703 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"t3" prio=5 tid=0x00007fb0a204b000 nid=0x4d07 waiting for monitor entry [0x000000015d971000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

"t2" prio=5 tid=0x00007fb0a1073000 nid=0x4207 waiting for monitor entry [0x000000015d209000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

"t1" prio=5 tid=0x00007fb0a1072000 nid=0x5503 waiting for monitor entry [0x000000015d86e000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

"Service Thread" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a1038000 nid=0x5303 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread1" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a1037000 nid=0x5203 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a1016000 nid=0x5103 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a4003000 nid=0x5003 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a4800000 nid=0x3f03 in Object.wait() [0x000000015d0c0000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x000000013de75798> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:135)
	- locked <0x000000013de75798> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:151)
	at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:177)

"Reference Handler" daemon prio=5 tid=0x00007fb0a4002000 nid=0x3e03 in Object.wait() [0x000000015cfbd000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x000000013de75320> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
	at java.lang.Object.wait(Object.java:503)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:133)
	- locked <0x000000013de75320> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

"VM Thread" prio=5 tid=0x00007fb0a2049800 nid=0x3d03 runnable 

"GC task thread#0 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a300d800 nid=0x3503 runnable 

"GC task thread#1 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2001800 nid=0x3603 runnable 

"GC task thread#2 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2003800 nid=0x3703 runnable 

"GC task thread#3 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2004000 nid=0x3803 runnable 

"GC task thread#4 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2005000 nid=0x3903 runnable 

"GC task thread#5 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2005800 nid=0x3a03 runnable 

"GC task thread#6 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2006000 nid=0x3b03 runnable 

"GC task thread#7 (ParallelGC)" prio=5 tid=0x00007fb0a2006800 nid=0x3c03 runnable 

"VM Periodic Task Thread" prio=5 tid=0x00007fb0a1015000 nid=0x5403 waiting on condition 

JNI global references: 114


Found one Java-level deadlock:
=============================
"t3":
  waiting to lock monitor 0x00007fb0a1074b08 (object 0x000000013df2f658, a java.lang.Object),
  which is held by "t1"
"t1":
  waiting to lock monitor 0x00007fb0a1010f08 (object 0x000000013df2f668, a java.lang.Object),
  which is held by "t2"
"t2":
  waiting to lock monitor 0x00007fb0a1012360 (object 0x000000013df2f678, a java.lang.Object),
  which is held by "t3"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"t3":
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
"t1":
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
"t2":
	at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
	- waiting to lock <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
	- locked <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

Found 1 deadlock.

Выходные данные дампа потока ясно показывают ситуацию взаимоблокировки, а также потоки и ресурсы, вовлеченные в ситуацию взаимоблокировки. Для анализа взаимоблокировки нам нужно искать потоки с состоянием BLOCKED, а затем ресурсы, ожидающие блокировки. У каждого ресурса есть уникальный идентификатор, с помощью которого мы можем определить, какой поток уже удерживает блокировку объекта. Например, поток «t3» ожидает блокировки 0x000000013df2f658, но он уже заблокирован потоком «t1». Как только мы проанализируем ситуацию взаимоблокировки и обнаружим потоки, вызывающие взаимоблокировку, нам нужно внести изменения в код, чтобы избежать ситуации взаимоблокировки.

Как избежать взаимоблокировки в Java

Вот некоторые рекомендации, с помощью которых мы можем избежать большинства тупиковых ситуаций.

  • Avoid Nested Locks: This is the most common reason for deadlocks, avoid locking another resource if you already hold one. It’s almost impossible to get deadlock situation if you are working with only one object lock. For example, here is the another implementation of run() method without nested lock and program runs successfully without deadlock situation.

        public void run() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(name + " acquiring lock on " + obj1);
        synchronized (obj1) {
            System.out.println(name + " acquired lock on " + obj1);
            work();
        }
        System.out.println(name + " released lock on " + obj1);
        System.out.println(name + " acquiring lock on " + obj2);
        synchronized (obj2) {
            System.out.println(name + " acquired lock on " + obj2);
            work();
        }
        System.out.println(name + " released lock on " + obj2);

        System.out.println(name + " finished execution.");
    }

  • Lock Only What is Required: You should acquire lock only on the resources you have to work on, for example in above program I am locking the complete Object resource but if we are only interested in one of it’s fields, then we should lock only that specific field not complete object.

  • Avoid waiting indefinitely: You can get deadlock if two threads are waiting for each other to finish indefinitely using thread join. If your thread has to wait for another thread to finish, it’s always best to use join with maximum time you want to wait for thread to finish.

Это все, что касается взаимоблокировки в потоках Java.