关于Process的waitFor死锁问题及解决方案

目录

• Process的waitFor死锁问题
• 1、发现问题
• 2、原因查找
• 3、造成死锁原理图
• 问题代码
• 解决方案
• Java中死锁的简单例子及其避免
• 我们来看一个死锁的简单例子
• 那么要怎么预防死锁呢？
• 下面介绍几个常见方法：

Process的waitFor死锁问题

1、发现问题

在实际开发中，进行文件操作时，使用Process对文件进行解压操作，程序执行过程中会出现一直卡在那的问题。

2、原因查找

问题在缓冲区这个地方：可执行程序的标准输出比较多，而运行窗口的标准缓冲区不够大，所以发生阻塞。接着来分析缓冲区，当Runtime对象调用exec(cmd)后，JVM会启动一个子进程，该进程会与JVM进程建立三个管道连接：标准输入，标准输出和标准错误流。假设该程序不断在向标准输出流和标准错误流写数据，而JVM不读取的话，当缓冲区满之后将无法继续写入数据，最终造成阻塞在waitfor()这里。

程序运行过程产生等待分析：

（1）、当我们使用Runtime.exec执行命令时，JAVA的线程会创建一个子进程，用于执行命令，而且子进程和JAVA线程会分别独立运行。

（2）、JAVA线程需要等待命令的执行完成，对命令的日志和返回值进行处理，所以在JAVA线程中调用Process.waitFor挂起来等待子进程完成。

（3）、子线程执行时，不断的打印日志信息，我们通过Process.getInputStream和Process.getErrorStream进行获取正常输出日志和错误日志进行处理,也即是读数据。

（4）、这个时候子进程不断的向JAVA线程写入数据，而JAVA线程调用Process.waitFor后已经阻塞挂起，而子进程在不断的向JAVA线程进行写入数据，当我们的Process.getInputStream的buffer缓冲区被写满，JAVA线程依然挂起并未消费buffer中的数据，导致子进程无法继续向buffer缓冲区中继续写入数据，导致子进程也挂起。

（5）、这个时候JAVA线程和子进程都处于挂起的状态，JAVA线程等待子进程的结束，子进程等待JAVA线程对buffer缓冲区中的数据进行消费。两者在相互等待导致死锁。

3、造成死锁原理图

问题代码

public static String cmd(String cmd) throws InterruptedException  {
        try {
                // 使用Runtime来执行command，生成Process对象
                Process process = Runtime.getRuntime().exec(
                        new String[] { "/bin/sh", "-c", cmd });
                int exitCode = process.waitFor();
                // 取得命令结果的输出流
                InputStream is = process.getInputStream();
                // 用一个读输出流类去读
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
                // 用缓冲器读行
                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;
    }

这段代码会产生死锁的原因是， BufferedReader br = new BufferedReader(isr);放在了process.waitFor();之后执行，并不能有效的清空缓冲区，还是会造成缓冲区满，造成阻塞。

解决方案

知道问题原因就号解决了

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 });
                /*
                    启动读取buffer缓冲区子线程,避免buffer缓冲区被写满,导致线程等待问题
                 */
                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("脚本文件执行信息ErrorStream:{}", errorLine);
                }
                // 等待程序执行结束并输出状态
                int exitCode = process.waitFor();
                if (0 == exitCode) {
                    logger.info("脚本文件执行成功!");
                } else {
                    logger.error("脚本文件执行失败:{}",cmd);
                    throw new BaseException("脚本文件执行失败:"+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("流文件关闭异常：", e);
                    }
                }
                if (null != errorReader) {
                    try {
                        errorReader.close();
                    } catch (IOException e) {
                        logger.error("流文件关闭异常：", e);
                    }
                }
                if (null != process) {
                    process.destroy();
                }
         }
    }

Java中死锁的简单例子及其避免

死锁：当一个线程永远地持有一个锁，并且其他线程都尝试获得这个锁时，那么它们将永远被阻塞。

比如，线程1已经持有了A锁并想要获得B锁的同时，线程2持有B锁并尝试获取A锁，那么这两个线程将永远地等待下去。

我们来看一个死锁的简单例子

public class DeadLockTest
{
    private static Object A = new Object(), B = new Object();
    public static void main(String[] args)
    {
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程1开始执行...");
            synchronized (A)
            {
                try
                {
                    System.out.println("线程1拿到A锁");
                    //休眠两秒让线程2有时间拿到B锁
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (Exception e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (B)
                {
                    System.out.println("线程1拿到B锁");
                }
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程2开始执行...");
            synchronized (B)
            {
                try
                {
                    System.out.println("线程2拿到B锁");
                    //休眠两秒让线程1有时间拿到A锁
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (Exception e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (A)
                {
                    System.out.println("线程2拿到A锁");
                }
            }
        }).start();
    }
}

运行结果：

从运行结果可看到，线程1拿到了A锁，并尝试去获取B锁，与此同时线程2拿到了B锁并尝试去获取A锁，此时线程1和线程2就陷入了无限的等待，形成死锁。

那么要怎么预防死锁呢？

下面介绍几个常见方法：

1、避免一个线程同时获取多个锁

2、避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源

3、尝试使用定时锁，使用lock.tryLock来代替使用内置锁。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。