Java虚拟机中死锁实现的原理

到目前为止，我认为分析Java代码问题的最有效的工具仍然是java thread dump，原因是：

1.任何操作系统平台下都可以使用。

2.在多数情况下，可以在生产环境中使用。

3.和操作系统提供的工具相比，java thread dump给出的信息是直白的，直接对应到应用代码。

4.它对被分析的系统干扰很小，因此能反应真实的问题。而其它很多profiling或Instrument工具本身对JVM运行有很大的干扰，经常不能暴露出真正的问题，而且这种工具不能用于生产系统。

我觉得在通常情况下分析Java虚拟机死锁比分析内存泄漏要容易的多。因为死锁发生时，JVM通常处于挂起状态(hang住了)，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。而内存泄漏的问题却很难界定，一个运行的JVM里有无数对象存在，只有写程序的人才知道哪些对象是垃圾，而哪些不是，而且对象的引用关系非常复杂，很难得到一份清晰的对象引用图。

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。这时你就可以收集thread dump了，Unix/Linux 下是kill -3 ，在Windows下可以在JVM的console窗口上敲Ctrl-Break。根据不同的设置，thread dump会输出到当前控制台上或应用服务器的日志里。

拿到java thread dump后，你要做的就是查找"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。比如：

"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)  ................

为了确定问题，常常需要在隔两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。方法是搜索thread dump，查找"locked <0x965d8110>"， 找到持有锁的线程。

[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)

在这个例子里，持有锁的线程在等待Oracle返回结果，却始终等不到响应，因此发生了死锁。

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。
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)

有时也会需要分析这类线程，尤其是线程等待的条件。

其实，Java thread dump并不只用于分析死锁，其它Java应用运行时古怪的行为都可以用thread dump来分析。

***，在Java SE 5里，增加了jstack的工具，也可以获取thread dump。在Java SE 6里， 通过jconsole的图形化工具也可以方便地查找涉及object monitors 和java.util.concurrent.locks死锁。