Java虛擬機器如何實現死鎖

到目前為止，我認為分析Java程式碼問題的最有效的工具仍然是java thread dump，原因是：

1.任何作業系統平台下都可以使用。

2.在多數情況下，可以在生產環境中使用。

3.和作業系統提供的工具相比，java thread dump給​​予的資訊是直白的，直接對應到應用程式碼。

4.它對被分析的系統幹擾很小，因此能反應真實的問題。而其它很多profiling或Instrument工具本身對JVM運作有很大的干擾，常常無法暴露出真正的問題，而且這種工具不能用於生產系統。

我覺得在通常情況下分析Java虛擬機死鎖比分析記憶體洩漏要容易的多。因為死鎖發生時，JVM通常處於掛起狀態(hang住了)，thread dump可以給出靜態穩定的信息，查找死鎖只需要查找有問題的線程。而記憶體洩漏的問題卻很難界定，一個運作的JVM裡有無數物件存在，只有寫程式的人才知道哪些物件是垃圾，而哪些不是，而且物件的引用關係非常複雜，很難得到一份清晰的物件引用圖。

Java虛擬機死鎖發生時，從作業系統上觀察，虛擬機器的CPU佔用率為零，很快就會從top或prstat的輸出消失。這時你就可以收集thread dump了，Unix/Linux 下是kill -3 <JVM pid>，在Windows下可以在JVM的console視窗上敲Ctrl-Break。根據不同的設置，thread dump會輸出到目前控制台上或應用程式伺服器的日誌。

拿到java thread dump後，你要做的就是查找"waiting for monitor entry"的thread，如果大量thread都在等待給同一個地址上鎖（因為對於Java，一個物件只有一把鎖），這說明很可能死鎖發生了。例如：

"service-j2ee" prio=5 tid=0x024f1c28 nid=0x125 waiting for monitor entry  [62a3e000..62a3f690]  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool.internalGetResource(IASNonS  haredResourcePool.java:625)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: - waiting to  lock <0x965d8110> (a com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool.getResource(IASNonSharedRes  ourcePool.java:520)  ................

為了確定問題，常常需要在隔兩分鐘後再次收集一次thread dump，如果得到的輸出相同，仍然是大量thread都在等待給同一個地址上鎖，那麼肯定是死鎖了。

如何找到目前持有鎖的執行緒是解決問題的關鍵。方法是搜尋thread dump，尋找"locked <0x965d8110>"， 找到持有鎖定的執行緒。

[27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: "Thread-20" daemon prio=5 tid=0x01394f18 nid=0x109 runnable [6716f000..6716fc28]  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:129)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at oracle.net.ns.Packet.receive(Unknown  Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.net.ns.DataPacket.receive(Unknown Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.net.ns.NetInputStream.getNextPacket(Unknown Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.net.ns.NetInputStream.read(Unknown Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.net.ns.NetInputStream.read(Unknown Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.net.ns.NetInputStream.read(Unknown Source)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.jdbc.ttc7.MAREngine.unmarshalUB1(MAREngine.java:929)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.jdbc.ttc7.MAREngine.unmarshalSB1(MAREngine.java:893)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.jdbc.ttc7.Ocommoncall.receive(Ocommoncall.java:106)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.jdbc.ttc7.TTC7Protocol.logoff(TTC7Protocol.java:396)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: - locked <0x954f47a0> (a  oracle.jdbc.ttc7.TTC7Protocol)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  oracle.jdbc.driver.OracleConnection.close(OracleConnection.java:1518)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: - locked <0x954f4520> (a  oracle.jdbc.driver.OracleConnection)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.JdbcUrlAllocator.destroyResource(JdbcUrlAllocator.java:122)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool.destroyResource(IASNonSharedResourcePool.java:8 72)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool.resizePool(IASNonSharedResourcePool.java:1086)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: - locked <0x965d8110> (a  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  com.sun.enterprise.resource.IASNonSharedResourcePool$Resizer.run(IASNonSharedResourcePool.java:1178)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:432)  [27/Jun/2006:10:03:08] WARNING (26140): CORE3283: stderr: at  java.util.TimerThread.run(Timer.java:382)

在這個例子裡，持有鎖的執行緒在等待Oracle回傳結果，卻始終等不到回應，因此發生了死鎖。

如果持有鎖的執行緒還在等待給另一個物件上鎖，那麼還是按上面的辦法順藤摸瓜，直到找到死鎖的根源為止。

另外，在thread dump裡還會經常看到這樣的線程，它們是等待一個條件而主動放棄鎖的線程。
例如：

"Thread-1" daemon prio=5 tid=0x014e97a8 nid=0x80 in Object.wait() [68c6f000..68c6fc28]  at java.lang.Object.wait(Native Method)  - waiting on <0x95b07178> (a java.util.LinkedList)  at com.iplanet.ias.util.collection.BlockingQueue.remove(BlockingQueue.java:258)  - locked <0x95b07178> (a java.util.LinkedList)  at com.iplanet.ias.util.threadpool.FastThreadPool$ThreadPoolThread.run(FastThreadPool.java:241)  at java.lang.Thread.run(Thread.java:534)

有時也會需要分析這類線程，尤其是線程等待的條件。

其實，Java thread dump並不只用於分析死鎖，其它Java應用程式執行時古怪的行為都可以用thread dump來分析。

***，在Java SE 5裡，增加了jstack的工具，也可以取得thread dump。在Java SE 6裡， 透過jconsole的圖形化工具也可以方便地找到涉及object monitors 和java.util.concurrent.locks死鎖。

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