如何利用 sleep() 期间不释放锁的特性在单机环境下故意构造一个确定性的死锁测试案例

阿辰大大_1901

阿辰大大_1901

2026-05-31

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原创

如何利用 sleep() 期间不释放锁的特性在单机环境下故意构造一个确定性的死锁测试案例

可以利用 sleep() 不释放锁的特性,在单机环境下构造一个简单、可复现、无需竞态巧合的死锁测试案例。核心思路是:让两个线程以相反顺序获取两把锁,且在持有一把锁后,用 sleep() 强制“卡住”并等待另一把锁 —— 由于 sleep() 不释放已持有的锁,双方会永久僵持。

关键前提:sleep 不释放锁

这是构造确定性死锁的基础:
- 调用 Thread.sleep() 时,线程进入 TIMED_WAITING 状态;
- 它不会释放任何已持有的 synchronized 锁或 ReentrantLock;
- 因此,只要在同步块内调用 sleep,该锁就会被稳稳占住,直到 sleep 结束(或被中断)。

构造步骤(Java 示例)

以下代码可在任意 JDK 环境下稳定触发死锁,无需多轮重试:

  • 定义两个对象作为锁:lock1 和 lock2
  • 线程 A:先 synchronized(lock1),再 sleep(100),再 synchronized(lock2)
  • 线程 B:先 synchronized(lock2),再 sleep(100),再 synchronized(lock1)
  • 启动两个线程,并确保它们几乎同时进入第一个同步块(可用 CountDownLatch 精确控制)

精简可运行代码

注意:此代码不处理中断,仅用于教学演示死锁机制

Object lock1 = new Object();
Object lock2 = new Object();
<p>Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (lock1) {
System.out.println("T1: got lock1");
try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
synchronized (lock2) {
System.out.println("T1: got lock2");
}
}
});</p><p>Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (lock2) {
System.out.println("T2: got lock2");
try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
synchronized (lock1) {
System.out.println("T2: got lock1");
}
}
});</p><p>t1.start(); t2.start();
</p>

运行后,控制台输出:

T1: got lock1
T2: got lock2
→ 程序卡死,JVM 线程 dump 可清晰看到两个线程分别 BLOCKED 在对方持有的锁上。

为什么这个死锁是“确定性”的

区别于依赖调度时序的“概率性”死锁,本例通过 sleep(100) 实现了时间上的强制错开:
- 两个线程都能成功拿到第一把锁(无竞争);
- sleep 保证它们有充足时间进入“持有一锁、等另一锁”的状态;
- 此时双方都已持有锁且不释放,又都在等待对方释放,环路等待闭环形成;
- JVM 检测不到进展,死锁成立,且每次运行结果一致。

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