關(guān)于Process的waitFor死鎖問題及解決方案
Process的waitFor死鎖問題
1、發(fā)現(xiàn)問題
在實(shí)際開發(fā)中，進(jìn)行文件操作時(shí)，使用Process對(duì)文件進(jìn)行解壓操作，程序執(zhí)行過程中會(huì)出現(xiàn)一直卡在那的問題。
2、原因查找
問題在緩沖區(qū)這個(gè)地方：可執(zhí)行程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出比較多，而運(yùn)行窗口的標(biāo)準(zhǔn)緩沖區(qū)不夠大，所以發(fā)生阻塞。接著來分析緩沖區(qū)，當(dāng)Runtime對(duì)象調(diào)用exec(cmd)后，JVM會(huì)啟動(dòng)一個(gè)子進(jìn)程，該進(jìn)程會(huì)與JVM進(jìn)程建立三個(gè)管道連接：標(biāo)準(zhǔn)輸入，標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流。假設(shè)該程序不斷在向標(biāo)準(zhǔn)輸出流和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流寫數(shù)據(jù)，而JVM不讀取的話，當(dāng)緩沖區(qū)滿之后將無法繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，最終造成阻塞在waitfor()這里。
程序運(yùn)行過程產(chǎn)生等待分析：
（1）、當(dāng)我們使用Runtime.exec執(zhí)行命令時(shí)，JAVA的線程會(huì)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，用于執(zhí)行命令，而且子進(jìn)程和JAVA線程會(huì)分別獨(dú)立運(yùn)行。
（2）、JAVA線程需要等待命令的執(zhí)行完成，對(duì)命令的日志和返回值進(jìn)行處理，所以在JAVA線程中調(diào)用Process.waitFor掛起來等待子進(jìn)程完成。
（3）、子線程執(zhí)行時(shí)，不斷的打印日志信息，我們通過Process.getInputStream和Process.getErrorStream進(jìn)行獲取正常輸出日志和錯(cuò)誤日志進(jìn)行處理,也即是讀數(shù)據(jù)。
（4）、這個(gè)時(shí)候子進(jìn)程不斷的向JAVA線程寫入數(shù)據(jù)，而JAVA線程調(diào)用Process.waitFor后已經(jīng)阻塞掛起，而子進(jìn)程在不斷的向JAVA線程進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)我們的Process.getInputStream的buffer緩沖區(qū)被寫滿，JAVA線程依然掛起并未消費(fèi)buffer中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致子進(jìn)程無法繼續(xù)向buffer緩沖區(qū)中繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，導(dǎo)致子進(jìn)程也掛起。
（5）、這個(gè)時(shí)候JAVA線程和子進(jìn)程都處于掛起的狀態(tài)，JAVA線程等待子進(jìn)程的結(jié)束，子進(jìn)程等待JAVA線程對(duì)buffer緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi)。兩者在相互等待導(dǎo)致死鎖。
3、造成死鎖原理圖
問題代碼
public static String cmd(String cmd) throws InterruptedException {
try {
// 使用Runtime來執(zhí)行command，生成Process對(duì)象
Process process = Runtime.getRuntime().exec(
new String[] { "/bin/sh", "-c", cmd });
int exitCode = process.waitFor();
// 取得命令結(jié)果的輸出流
InputStream is = process.getInputStream();
// 用一個(gè)讀輸出流類去讀
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
// 用緩沖器讀行
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
String line = null;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while ((line = br.readLine()) != null) {
sb.append(line);
}
is.close();
isr.close();
br.close();
return sb.toString();
} catch (java.lang.NullPointerException e) {
throw new BaseException(e);
} catch (java.io.IOException e) {
throw new BaseException(e);
}
return null;
}
這段代碼會(huì)產(chǎn)生死鎖的原因是， BufferedReader br = new BufferedReader(isr);放在了process.waitFor();之后執(zhí)行，并不能有效的清空緩沖區(qū)，還是會(huì)造成緩沖區(qū)滿，造成阻塞。
解決方案
知道問題原因就號(hào)解決了
public static String callCmd(String cmd) throws InterruptedException {
Process process = null;
BufferedReader normalReader = null;
BufferedReader errorReader = null;
try {
process = Runtime.getRuntime().exec(
new String[] { "/bin/sh", "-c", cmd });
/*
啟動(dòng)讀取buffer緩沖區(qū)子線程,避免buffer緩沖區(qū)被寫滿,導(dǎo)致線程等待問題
*/
normalReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
errorReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()));
String line = null;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while ((line = normalReader.readLine()) != null) {
sb.append(line);
}
String errorLine;
while ((errorLine = errorReader.readLine()) != null) {
logger.warn("腳本文件執(zhí)行信息ErrorStream:{}", errorLine);
}
// 等待程序執(zhí)行結(jié)束并輸出狀態(tài)
int exitCode = process.waitFor();
if (0 == exitCode) {
logger.info("腳本文件執(zhí)行成功!");
} else {
logger.error("腳本文件執(zhí)行失敗:{}",cmd);
throw new BaseException("腳本文件執(zhí)行失敗:"+cmd);
}
return sb.toString();
} catch (java.lang.NullPointerException e) {
throw new BaseException(e);
} catch (java.io.IOException e) {
throw new BaseException(e);
}finally{
if (null != normalReader) {
try {
normalReader.close();
} catch (IOException e) {
logger.error("流文件關(guān)閉異常：", e);
}
}
if (null != errorReader) {
try {
errorReader.close();
} catch (IOException e) {
logger.error("流文件關(guān)閉異常：", e);
}
}
if (null != process) {
process.destroy();
}
}
}
Java中死鎖的簡單例子及其避免
死鎖：當(dāng)一個(gè)線程永遠(yuǎn)地持有一個(gè)鎖，并且其他線程都嘗試獲得這個(gè)鎖時(shí)，那么它們將永遠(yuǎn)被阻塞。
比如，線程1已經(jīng)持有了A鎖并想要獲得B鎖的同時(shí)，線程2持有B鎖并嘗試獲取A鎖，那么這兩個(gè)線程將永遠(yuǎn)地等待下去。
我們來看一個(gè)死鎖的簡單例子
public class DeadLockTest
{
private static Object A = new Object(), B = new Object();
public static void main(String[] args)
{
new Thread(() -> {
System.out.println("線程1開始執(zhí)行...");
synchronized (A)
{
try
{
System.out.println("線程1拿到A鎖");
//休眠兩秒讓線程2有時(shí)間拿到B鎖
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
synchronized (B)
{
System.out.println("線程1拿到B鎖");
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
System.out.println("線程2開始執(zhí)行...");
synchronized (B)
{
try
{
System.out.println("線程2拿到B鎖");
//休眠兩秒讓線程1有時(shí)間拿到A鎖
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
synchronized (A)
{
System.out.println("線程2拿到A鎖");
}
}
}).start();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
從運(yùn)行結(jié)果可看到，線程1拿到了A鎖，并嘗試去獲取B鎖，與此同時(shí)線程2拿到了B鎖并嘗試去獲取A鎖，此時(shí)線程1和線程2就陷入了無限的等待，形成死鎖。
那么要怎么預(yù)防死鎖呢？
下面介紹幾個(gè)常見方法：
1、避免一個(gè)線程同時(shí)獲取多個(gè)鎖
2、避免一個(gè)線程在鎖內(nèi)同時(shí)占用多個(gè)資源，盡量保證每個(gè)鎖只占用一個(gè)資源
3、嘗試使用定時(shí)鎖，使用lock.tryLock來代替使用內(nèi)置鎖。
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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