java vm死锁分析

一. 如何检测死锁的根源
    Java并不提供对死锁的检测机制。笔者认为常用分析Java代码问题的最有效的工具仍然是java thread dump。当死锁发生时，JVM通常处于挂起状态，thread dump可以给出静态稳定的信息，查找死锁只需要查找有问题的线程。Java虚拟机死锁发生时，从操作系统上观察，虚拟机的CPU占用率为零，很快会从 top或prstat的输出中消失。这时可以收集thread dump，查找"waiting for monitor entry"的thread，如果大量thread都在等待给同一个地址上锁（因为对于Java，一个对象只有一把锁），这说明很可能死锁发生了。

    为了确定问题，笔者建议在隔几分钟后再次收集一次thread dump，如果得到的输出相同，仍然是大量thread都在等待给同一个地址上锁，那么肯定是死锁了。如何找到当前持有锁的线程是解决问题的关键。一般方 法是搜索thread dump，查找"locked，找到持有锁的线程。如果持有锁的线程还在等待给另一个对象上锁，那么还是按上面的办法顺藤摸瓜，直到找到死锁的根源为止。

    另外，在thread dump里还会经常看到这样的线程，它们是等待一个条件而主动放弃锁的线程。有时也需要分析这类线程，尤其是线程等待的条件。

二 几种常见死锁及对策
    解决死锁没有简单的方法，这是因为线程产生死锁都各有各的原因，而且往往具有很高的负载。大多数软件测试产生不了足够多的负载，所以不可能暴露所有的线程错误。在这里中，笔者将讨论开发过程常见的4类典型的死锁和解决对策。

　　(1)数据库死锁
　　在数据库中，如果一个连接占用了另一个连接所需的数据库锁，则它可以阻塞另一个连接。如果两个或两个以

上的连接相互阻塞，则它们都不能继续执行，这种情况称为数据库死锁。

　　数据库死锁问题不易处理，通常数据行进行更新时，需要锁定该数据行，执行更新，然后在提交或回滚封闭事务时释放锁。由于数据库平台、配置的隔离级以及 查询提示的不同，获取的锁可能是细粒度或粗粒度的，它会阻塞（或不阻塞）其他对同一数据行、表或数据库的查询。基于数据库模式，读写操作会要求遍历或更新 多个索引、验证约束、执行触发器等。每个要求都会引入更多锁。此外，其他应用程序还可能正在访问同一数据库模式中的某些对象，并获取不同应用程序所具有的 锁。

　　所有这些因素综合在一起，数据库死锁几乎不可能被消除了。值得庆幸的是，数据库死锁通常是可恢复的：当数据库发现死锁时，它会强制销毁一个连接（通常 是使用最少的连接），并回滚其事务。这将释放所有与已经结束的事务相关联的锁，至少允许其他连接中有一个可以获取它们正在被阻塞的锁。

由于数据库具有这种典型的死锁处理行为，所以当出现数据库死锁问题时，数据库常常只能重试整个事务。当数据库连接被销毁时，会抛出可被应用程序捕获的异 常，并标识为数据库死锁。如果允许死锁异常传播到初始化该事务的代码层之外，则该代码层可以启动一个新事务并重做先前所有工作。

　　当出现问题就重试，由于数据库可以自由地获取锁，所以几乎不可能保证两个或两个以上的线程不发生数据库死锁。此方法至少能保证在出现某些数据库死锁情况时，应用程序能正常运行。

(2)资源池耗尽死锁

　　客户端的增加导致资源池耗尽死锁是由于负载而造成的，即资源池太小，而每个线程需要的资源超过了池中的可用资源。假设连接池最多有10个连接，同时有 10个对外部并发调用。这些线程中每一个都需要一个数据库连接用来清空池。现在，每个线程都执行嵌套的调用。则所有线程都不能继续，但又都不放弃自己的第 一个数据库连接。这样，10个线程都将被死锁。

　　研究此类死锁，会发现线程存储中有大量等待获取资源的线程，以及同等数量的空闲且未阻塞的活动数据库连接。当应用程序死锁时，如果可以在运行时检测连接池，就能确认连接池实际上已空。

　　修复此类死锁的方法包括：增加连接池的大小或者重构代码，以便单个线程不需要同时使用很多数据库连接。或者可以设置内部调用使用不同的连接池，即使外部调用的连接池为空，内部调用也能使用自己的连接池继续。

　　(3)单线程、多冲突数据库连接死锁

　　对同一线程执行嵌套的调用有时出现死锁，此情形即使在非高负载系统中通常也会发生。当第一个（外部）连接已获取第二个（内部）连接所需要的数据库锁， 则第二个连接将永久阻塞第一个连接，并等待第一个连接被提交或回滚，这就出现了死锁情形。因为数据库没有注意到两个连接之间的关系，所以数据库不会将此情 形检测为死锁。这样即使不存在并发，此代码也将导致死锁。此情形有多种具体的变种，可以涉及多个线程和两个以上的数据库连接。

　　(4)Java虚拟机锁与数据库锁冲突

　　这种情形发生在数据库锁与Java虚拟机锁并存的时候。在这种情况下，一个线程占有一个数据库锁并尝试获取Java虚拟机锁。同时，另一个线程占有 Java虚拟机锁并尝试获取数据库锁。此时，数据库发现一个连接阻塞了另一个连接，但由于无法阻止连接继续，所以不会检测到死锁。Java虚拟机发现同步 的锁中有一个线程，并有另一个尝试进入的线程，所以即使Java虚拟机能检测到死锁并对它们进行处理，它还是不会检测到这种情况。

　 总而言之，JAVA应用程序中的死锁是一个大问题——它能导致整个应用程序慢慢终止，还很难被分离和修复，尤其是当开发人员不熟悉如何分析死锁环境的时候。