Как возникают deadlock в Java и какие параметры вызывают блокировку

Что проверяют

Знаете ли вы четыре условия взаимной блокировки и умеете ли найти её в живом процессе. Следом обычно дают код с двумя вложенными synchronized и просят исправить или спрашивают, как вы диагностировали deadlock на проде.

Как отвечать

Deadlock возникает, только когда одновременно выполнены четыре условия Коффмана:

• взаимное исключение: ресурс, например монитор объекта или ReentrantLock, в каждый момент держит один поток;
• удержание и ожидание: поток держит одну блокировку и ждёт другую;
• нет вытеснения: забрать монитор у потока нельзя, он отпустит его только сам;
• циклическое ожидание: поток A держит lock1 и ждёт lock2, поток B держит lock2 и ждёт lock1.

Разрывают обычно последние два. Единый порядок захвата, например по id счёта при переводе денег, убирает цикл. ReentrantLock.tryLock(timeout, unit) позволяет отступить и отпустить уже взятое, чего synchronized не умеет.

Источники в Java помимо вложенных synchronized:

• чужой код под блокировкой: колбэк или слушатель внутри synchronized лезет в другой объект со своим замком;
• голодание пула: задача в Executors.newFixedThreadPool(n) ждёт future.get() подзадачи в том же пуле, а свободных потоков нет;
• инициализация классов: статические инициализаторы двух классов ссылаются друг на друга из разных потоков;
• база данных: транзакции обновляют строки в разном порядке, СУБД находит цикл и откатывает одну из них.

Диагностика: jcmd <pid> Thread.print или jstack выводят «Found one Java-level deadlock» и показывают, кто какой монитор держит. Программно это ThreadMXBean.findDeadlockedThreads().

Где спотыкаются

Называют четвёртым условием что-то расплывчатое вместо циклического ожидания, хотя именно его проще всего разорвать.

Путают deadlock с livelock. При livelock потоки заняты и бесконечно уступают друг другу, а в дампе нет взаимных блокировок.

Надеются, что JVM разорвёт цикл сама, как это делает база. Потоки в deadlock висят вечно, а interrupt() не выводит поток из ожидания входа в synchronized, для этого нужен lockInterruptibly().