为什么在静态初始值设定项中使用 lambda 的并行流会导致死锁？

java deadlock java-8 java-stream fork-join

2022-08-31 11:25:25

我遇到了一个奇怪的情况，在静态初始值设定项中使用带有lambda的并行流似乎永远没有CPU利用率。代码如下：

class Deadlock {
    static {
        IntStream.range(0, 10000).parallel().map(i -> i).count();
        System.out.println("done");
    }
    public static void main(final String[] args) {}
}

这似乎是此行为的最小重现测试用例。如果我：

将块放在 main 方法中，而不是静态初始值设定项中，
删除并行化，或
删除 lambda，

代码立即完成。任何人都可以解释这种行为吗？这是一个错误还是有意为之？

我正在使用OpenJDK版本1.8.0_66-内部。

答案 1

我发现一个非常相似的案例（JDK-8143380）的错误报告，该案例被Stuart Marks关闭为“不是问题”：

这是一个类初始化死锁。测试程序的主线程执行类静态初始值设定项，该初始值设定项为类设置初始化进行中标志;此标志将保持设置状态，直到静态初始值设定项完成。静态初始值设定项执行并行流，这会导致在其他线程中计算 lambda 表达式。这些线程阻塞等待类完成初始化。但是，主线程被阻塞，等待并行任务完成，从而导致死锁。

应更改测试程序，以将并行流逻辑移到类静态初始值设定项之外。关闭为“不是问题”。

我能够找到另一个错误报告（JDK-8136753），也由Stuart Marks以“Not a Issue”关闭：

这是一个正在发生的死锁，因为 Fruit 枚举的静态初始值设定项与类初始化交互不良。

有关类初始化的详细信息，请参见 Java 语言规范第 12.4.2 节。

http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-12.html#jls-12.4.2

简而言之，正在发生的事情如下。

主线程引用 Fruit 类并启动初始化过程。这将设置初始化进行中标志，并在主线程上运行静态初始值设定项。

静态初始值设定项在另一个线程中运行一些代码，并等待其完成。此示例使用并行流，但这与流本身无关。通过任何方式在另一个线程中执行代码并等待该代码完成，将具有相同的效果。

另一个线程中的代码引用 Fruit 类，该类检查初始化正在进行的标志。这会导致另一个线程阻塞，直到清除该标志。（请参阅 JLS 12.4.2 的步骤 2。

主线程被阻塞，等待另一个线程终止，因此静态初始值设定项永远不会完成。由于初始化进行中标志在静态初始值设定项完成之前不会清除，因此线程将死锁。

若要避免此问题，请确保类的静态初始化快速完成，而不会导致其他线程执行要求此类完成初始化的代码。

关闭为“不是问题”。

请注意，FindBugs 在为这种情况添加警告时存在一个未解决的问题。

答案 2

对于那些想知道引用类本身的其他线程在哪里的人来说，Java lambdas的行为就像你这样写的：Deadlock

public class Deadlock {
    public static int lambda1(int i) {
        return i;
    }
    static {
        IntStream.range(0, 10000).parallel().map(new IntUnaryOperator() {
            @Override
            public int applyAsInt(int operand) {
                return lambda1(operand);
            }
        }).count();
        System.out.println("done");
    }
    public static void main(final String[] args) {}
}

使用常规的匿名类，没有死锁：

public class Deadlock {
    static {
        IntStream.range(0, 10000).parallel().map(new IntUnaryOperator() {
            @Override
            public int applyAsInt(int operand) {
                return operand;
            }
        }).count();
        System.out.println("done");
    }
    public static void main(final String[] args) {}
}