内存飙升，罪魁祸首竟是死锁，这样检测和处理减少一半加班时间

你是否因为写出死锁导致半夜加班，扣绩效？你是否为小白程序员，还没有接触过并发编程不知道什么死锁，你是否希望通过并发编程这块突破自己的瓶颈，在新的一年挑战高薪？那么Java并发编程中的死锁是你避不开的。,在通过Redis或者zookeeper实现分布式锁时也可能出现死锁，本篇文章从Java线程入手，解密以下几点：,什么是死锁，死锁如何产生,通过有趣的案例实现死锁，并分析原因,分析死锁产生的四个必要条件，并且解决死锁,通过Java自带工具检测和定位死锁位置,通过银行家算法，规避死锁问题,死锁是进程死锁的简称，是由Dijkstra于1965年研究银行家算法时首先提出来的。它是计算机操作系统乃至并发程序设计中最难处理的问题之一。实际上，死锁问题不仅在计算机系统中存在，在我们日常生活中它也广泛存在。,我们来看一个死锁例子：,,公司需要有工作经验的员工，而刚毕业的小伙伴需要工作来获得工作经验，这样企业和应届生之间就产生了死锁现象,这样的例子还有很多，比如：两辆车过桥,,电影中的经典情节：我要的货呢，你带钱没有，最后一手交钱一手交货,,所谓的死锁其实是一种现象，就是两个或两个以上线程的多线程情况下，多个线程同时被阻塞，它们中的一个或全部都在等待某一锁资源的释放，由于线程被无期限的阻塞，因此程序不会继续执行，表现为卡住不动。,如：线程1和线程2的运行都需要A资源和B资源，此时线程1获取了A资源，线程2获取到了B锁，此时线程1获取不到B锁和线程2获取不到A锁，导致两个线程彼此僵持！,之前文章中的案例都是使用一把锁，死锁是线程需要多把锁才会出现，那么什么场景下需要多把锁呢？,家中住着张三和翠花夫妻二人，家庭条件一般，只有一个厨房，希望实现翠花做饭和张三洗菜互不相干,分析：,厨房类：,运行结果：,,使用一把锁的时候性能较低，因为锁的范围太大了，直接将厨房锁住，只需将房间内的每一个功能单独锁起来即可，比如：单独将洗菜，做饭，使用冰箱锁住，不能多人同时使用，应该将锁细化，这样同一个房间就可以同时做很多工作，厨房的利用率就会上来，洗菜和做饭可以同步进行，这样是不就可以早点吃上美味了呢！,厨房改造：,运行结果：,发现做饭【煮粥】和洗菜是同时开始的，通过细化锁，可以提升程序性能，必须要保障两个操作没有关联性，比如煮粥不需要等菜洗好，如果是炒菜，就需要等待菜洗好才可以进行。,,锁细粒度化的好处是：提高程序等性能，弊端在于：如果一个线程同时需要多把锁，就可能产生死锁,以上边的企业和面试者为例演示死锁，企业招工需要有工作经验的程序员，但是添甄刚毕业，没有工作经验，需要有工作才能获取工作经验，这样就导致企业招不到人，面试者找不到工作的尴尬境地！,运行结果：发现程序再企业和面试者各输出一句之后卡死不动,,,,简单的说就是：我需要的东西你占着，你需要的东西我占着，而且我们都不会脑筋急转弯，就傻傻的等着对方让步，拿到自己需要的东西之后继续玩，但是大家都这么想那就谁也别玩了。,当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。,死锁检测其实非常简单，这里介绍两种方式监测死锁，如果你有更好的办法或工具记得在评论区分享哦！,1、window下通过任务管理器查看进程内存占用情况，Linux下通过 top 命令查看，这里以window为例,,2、通过jps命令获取该进程的进程号也就是PID,,3、通过 jstack PID 查看进程信息,,接下来的信息：在jstack输出的信息中最后出现了死锁提示，提示显示在DeadThread.java文件的第39行和23行，那你去排查代码就可以啦,,这个工具在查看JVM内存时也是可以使用的，它是JDK中携带官方提供的工具，无需下载第三方插件即可使用,1、打开 jconsole 工具，在命令行输入jconsole即可开启，箭头右侧就是该工具启动页,,2、选择对应的Java进程查看信息，双击选中PID为128的Java进程,,3、选中线程，点击下方检查死锁按钮,,4、死锁检测结果，也会将死锁的信息展示出开【右侧信息需要双击左侧线程名才会展示出来】,,这里说的避免死锁，其实是在生产环境中也就是项目上线运行不要出现死锁，不然又要被喊过去加班了，上边说了死锁产生的四个条件，只要我们将这四个条件中的任意一个破坏就不会产生死锁。,比如，企业和面试者的案例，调换两者加锁顺序一致即可解决死锁问题,运行结果：,,此时就不会出现死锁，当企业线程运行占用work锁，这是如果发生线程切换，面试者也是要获取work锁，此时发现获取不到，就会进入阻塞，CPU放弃执行转而执行企业线程，此时企业线程获取workExperience锁，因为加锁顺序相同，此锁必然没有被比别的线程占用可以获得，继续执行，但是此时就无法实现交替执行，如果需要交替执行则需要使用线程通信实现，后边会安排此部分内容,因为 synchronized 不会自动释放，无法设置超时时间，此方案需要通过Lock接口实现，改接口在Java并发编程合集的《Java线程安全问题和解决方案》一文中有详细介绍,此方法一定要记得调用unlock释放锁，同样可以解决死锁问题，因为不会像 synchronized 一样无脑等待，而是非常机智，如果拿不到就不要了，就好比追一个女孩子，追了三年还不行就放弃吧，而synchronized就是永不言弃，等到天荒地老，非常痴情。倾我半世阳光,许你天荒地老,银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。又被称为资源分配拒绝法。 在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若此次分配不会导致系统进入不安全状态，则将资源分配给线程，否则进程等待,银行家算法中的数据结构,1、可利用资源向量Available 是个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目。如果Available[j]=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。,2、最大需求矩阵Max 这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i,j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。,3、分配矩阵Allocation 这也是一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i,j]=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。,4、需求矩阵Need 这也是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need[i,j]=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。 Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j],操作系统的两种状态,安全序列：是指一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，即对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。,1、安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态。安全状态一定是没有死锁发生。,2、不安全状态：不存在一个安全序列。不安全状态不一定导致死锁。,,首先判断一下当前的安全序列： 当前状态，可利用资源向量有 1 6 2 2,1、P0： 已分配 0 0 3 2， 还需要 0 0 1 2，当前可利用资源 1 6 2 2足够分配给P0； Process Allocation Need Available（Available-Need） Available+Allocation P0 0 0 4 4 0 0 0 0 1 6 1 0 1 6 5 4 P0分配成功：进入安全序列，分配完成后，将资源还给可利用资源,2、P1：已分配1 0 0 0， 还需要 1 7 5 0，当前可利用资源 1 6 5 4不够分配给P1； P1分配失败,3、P2： 已分配1 3 5 4， 还需要 2 3 5 6，当前可利用资源 1 6 5 4不够分配给P2； P2分配失败,4、P3： 已分配 0 3 3 2， 还需要 0 6 5 2，当前可利用资源 1 6 5 4足够分配给P3； Process Allocation Need Available（Available-Need） Available+Allocation P3 0 9 8 4 0 0 0 0 1 0 0 2 1 9 8 6 P3分配成功，进入安全序列，分配完成后，将资源还给可利用资源,5、P4： 已分配 0 0 1 4， 还需要 0 6 5 6，当前可利用资源 1 9 8 6足够分配给P4； Process Allocation Need Available（Available-Need） Available+Allocation P4 0 6 6 10 0 0 0 0 1 3 3 0 1 9 9 10 P4分配成功，进入安全序列，分配完成后，将资源还给可利用资源,6、P1： 已分配 1 0 0 0， 还需要 1 7 5 0，当前可利用资源 1 9 9 10足够分配给P1； Process Allocation Need Available（Available-Need） Available+Allocation P1 2 7 5 0 0 0 0 0 0 2 4 10 2 9 9 10 P1分配成功，进入安全序列，分配完成后，将资源还给可利用资源,7、P2： 已分配 1 3 5 4， 还需要 2 3 5 6，当前可利用资源 2 9 9 10足够分配给P2； Process Allocation Need Available（Available-Need） Available+Allocation P2 3 6 10 10 0 0 0 0 0 6 4 4 3 12 14 14 P4分配成功，进入安全序列，分配完成后，将资源还给可利用资源,所以：当前的安全序列为： p0-p3-p4-p1-p2,如果在未分配的时候：p2请求 1 2 2 2 ，从资源池里给他分配，请问可以分配吗？,运行结果：,,文章出自：​​石添的编程哲学​​，如有转载本文请联系【石添的编程哲学】今日头条号。