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前段时间在 RocketMQ 的 ISSUE 外面冲浪的时候，看到一个 pr，虽说是在 RocketMQ 的地盘上发现的，然而这个玩意吧，其实和 RocketMQ 没有任何关系。纯纯的就是 JDK 的一个 BUG。我先问你一个问题：LinkedBlockingQueue 这个玩意是线程平安的吗？这都是老八股文了，你要是不能脱口而出，应该是要挨板子的。
答案是：是线程平安的，因为有这两把锁的存在。
然而在 RocketMQ 的某个场景下，竟然稳固复现了 LinkedBlockingQueue 线程不平安的状况。先说论断：LinkedBlockingQueue 的 stream 遍历的形式，在多线程下是有肯定问题的，可能会呈现死循环。老有意思了，这篇文章带大家盘一盘。搞个 DemoDemo 其实都不必我搞了，后面提到的 pr 的链接是这个：github.com/apache/rock…在这个链接外面，后面围绕着 RocketMQ 探讨了很多。然而在两头局部，一个昵称叫做 areyouok 的大佬切中时弊，指出了问题的所在。间接给出了一个非常简单的复现代码。而且齐全把 RocketMQ 的货色剥离了进来：
正所谓前人栽树后人乘凉，既然让我看到了 areyouok 这位大佬的代码，那我也就间接拿来当做演示的 Demo 了。如果你不介意的话，为了示意我的尊敬，我斗胆说一声：感激雷总的代码。
我先把雷总的代码粘进去，不便看文章的你也实际操作一把：public class TestQueue {
public static void main(String[] args) throws Exception {
LinkedBlockingQueue<Object> queue = new LinkedBlockingQueue<>(1000);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
while (true) {
queue.offer(new Object());
queue.remove();
}
}).start();
}
while (true) {
System.out.println(“begin scan, i still alive”);
queue.stream()
.filter(o -> o == null)
.findFirst()
.isPresent();
Thread.sleep(100);
System.out.println(“finish scan, i still alive”);
}
}
}
复制代码介绍一下下面的代码的外围逻辑。首先是搞了 10 个线程，每个线程外面在不停的调用 offer 和 remove 办法。须要留神的是这个 remove 办法是无参办法，意思是移除头节点。再强调一次：LinkedBlockingQueue 外面有 ReentrantLock 锁，所以即便多个线程并发操作 offer 或者 remove 办法，也都要别离拿到锁能力操作，所以这肯定是线程平安的。而后主线程外面搞个死循环，对 queue 进行 stream 操作，看看能不能找到队列外面第一个不为空的元素。这个 stream 操作是一个障眼法，真正的关键点在于 tryAdvance 办法：
先在这个办法这里插个眼，一会再细嗦它。
按理来说，这个办法运行起来之后，应该不停的输入这两句话才对：begin scan, i still alive
finish scan, i still alive
复制代码然而，你把代码粘进来用 JDK 8 跑一把，你会发现控制台只有这个玩意：
或者只交替输入几次就没了。然而当咱们不动代码，只是替换一下 JDK 版本，比方我刚好有个 JDK 15，替换之后再次运行，交替的成果就进去了：
那么基于下面的体现，我是不是能够大胆的猜想，这是 JDK 8 版本的 BUG 呢？
当初咱们有了能在 JDK 8 运行环境下稳固复现的 Demo，接下来就是定位 BUG 的起因了。啥起因呀？先说一下我拿到这个问题之后，排查的思路。十分的简略，你想一想，主线程应该始终输入然而却没有输入，那么它到底是在干什么呢？我初步狐疑是在期待锁。怎么去验证呢？敌人们，可恶的小相机又呈现了：
通过它我能够 Dump 以后状态下各个线程都在干嘛。然而当我看到主线程的状态是 RUNNABLE 的时候，我就有点懵逼了：
啥状况啊？如果是在期待锁，不应该是 RUNNABLE 啊？再来 Dump 一次，验证一下：
发现还是在 RUNNABLE，那么间接就能够排除锁期待的这个狐疑了。我专门体现出两次 Dump 线程的这个操作，是有起因的。因为很多敌人在 Dump 线程的时候拿着一个 Dump 文件在哪儿使劲剖析，然而我感觉正确的操作应该是在不同工夫点屡次 Dump，比照剖析不同 Dump 文件外面的雷同线程别离是在干啥。比方我两次不同工夫点 Dump，发现主线程都是 RUNNABLE 状态，那么阐明从程序的角度来说，主线程并没有阻塞。然而从控制台输入的角度来说，它仿佛又是阻塞住了。经典啊，敌人们。你想想这是什么经典的画面啊？
这不就是，这个玩意吗，线程外面有个死循环：System.out.println(“begin scan, i still alive”);
while (true) {}
System.out.println(“finish scan, i still alive”);
复制代码来验证一波。从 Dump 文件中咱们能够察看到的是主线程正在执行这个办法：at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue$LBQSpliterator.tryAdvance(LinkedBlockingQueue.java:950) 还记得我后面插的眼吗？这里就是我后面说的 stream 只是障眼法，真正要害的点在于 tryAdvance 办法。点过来看一眼 JDK 8 的 tryAdvance 办法，果不其然，外面有一个 while 循环：
从 while 条件上看是 current!=null 始终为 ture，且 e!=null 始终为 false，所以跳不出这个循环。然而从 while 循环体外面的逻辑来看，外面的 current 节点是会发生变化的：current = current.next; 来，联合这目前有的这几个条件，我来细嗦一下。LinkedBlockingQueue 的数据后果是链表。在 tryAdvance 办法外面呈现了死循环，阐明循环条件 current=null 始终是 true，e!=null 始终为 false。然而循环体外面有获取下一节点的动作，current = current.next。综上可得，以后这个链表中有一个节点是这样的：
只有这样，才会同时满足这两个条件：current.item=nullcurrent.next=null 那么什么时候才会呈现这样的节点呢？
这个状况就是把节点从链表上拿掉，所以必定是调用移除节点相干的办法的时候。纵观咱们的 Demo 代码，外面和移除相干的代码就这一行：queue.remove(); 而后面说了，这个 remove 办法是移除头节点，成果和 poll 是一样一样的，它的源码外面也是间接调用了 poll 办法：
所以咱们次要看一下 poll 办法的源码：java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue#poll()
两个标号为 ① 的中央别离是拿锁和开释锁，阐明这个办法是线程平安的。而后重点是标号为 ② 的中央，这个 dequeue 办法，这个办法就是移除头节点的办法：java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue#dequeue
它是怎么移除头节点的呢？就是我框起来的局部，本人指向本人，做一个性情孤僻的节点，就完事了。h.next= h 也就是我后面画的这个图：
那么 dequeue 办法的这个中央和 tryAdvance 办法外面的 while 循环会产生一个什么样神奇的事件呢？这玩意还不好形容，你晓得吧，所以，我决定上面给你画个图，了解起来容易一点。
画面演示当初我曾经把握到这个 BUG 的原理了，所以为了不便我 Debug，我把实例代码也简化一下，外围逻辑不变，还是就这么几行代码，次要还是得触发 tryAdvance 办法：
首先依据代码，当 queue 队列增加完元素之后，队列是长这样的：
画个示意图是这样的：
而后，咱们接着往下执行遍历的操作，也就是触发 tryAdvance 办法：
下面的图我专门多截了一个办法。就是如果往上再看一步，触发 tryAdvance 办法的中央叫做 forEachWithCancel，从源码上看其实也是一个循环，循环完结条件是 tryAdvance 办法返回为 false，意思是遍历完结了。而后我还特意把加锁和解锁的中央框起来了，意思是阐明 try 办法是线程平安的，因为这个时候把 put 和 take 的锁都拿到了。说人话就是，当某个线程在执行 tryAdvance 办法，且加锁胜利之后，如果其余线程须要操作队列，那么是获取不到锁的，必须等这个线程操作实现并开释锁。然而加锁的范畴不是整个遍历期间，而是每次触发 tryAdvance 办法的时候。而每次 tryAdvance 办法，只解决链表中的一个节点。到这里铺垫的差不多了，接下来我就带你逐渐的剖析一下 tryAdvance 办法的外围源码，也就是这部分代码：
第一次触发的时候，current 对象是 null，所以会执行一个初始化的货色：current = q.head.next; 那么这个时候 current 就是 节点 1：
。接着执行 while 循环，这时 current!=null 条件满足，进入循环体。在循环体外面，会执行两行代码。第一行是这个，取出以后节点外面的值：e = current.item; 在我的 Demo 外面，e=1。第二行是这行代码，含意是保护 current 为下一节点，等着下次 tryAdvance 办法触发的时候间接拿来用：current = current.next;
接着因为 e!=null，所以 break 完结循环：
第一次 tryAdvance 办法执行实现之后，current 指向的是这个地位的节点：
敌人们，接下来有意思的就来了。假如第二次 tryAdvance 办法触发的时候，执行到上面框起来的局部的任意一行代码，也就是还没有获取锁或者获取不到锁的时候：
这时候有另外一个线程来了，它在执行 remove() 办法，一直的移除头结点。执行三次 remove() 办法之后，链表就变成了这样：
接下来，当我把这两个图合并在一起的时候，就是见证奇观的时候：
当第三次执行 remover 办法后，tryAdvance 办法再次胜利抢到锁，开始执行，从咱们的上帝视角，看到的是这样的场景：
这一点，我能够从 Debug 的视图外面进行验证：
能够看到，current 的 next 节点还是它本人，而且它们都是 LinkedBlockingQueue$Mode@701 这个对象，并不为 null。所以这个中央的死循环就是这么来的。
剖析完了之后，你再回忆一下这个过程，其实这个问题是不是并没有设想的那么艰难。你要置信，只有给到你能稳固复现的代码，所有 BUG 都是可能调试进去的。我在调试的过程中，还想到了另外一个问题：如果我调用的是这个 remove 办法呢，移除指定元素。
会不会呈现一样的问题呢？我也不晓得，然而很简略，试验一把就晓得了。还是在 tryAdvance 办法外面打上断点，而后在第二次触发 tryAdvance 办法之后，通过 Alt+F8 调出 Evaluate 性能，别离执行 queue.remove 1,2,3：
而后察看 current 元素，并没有呈现本人指向本人的状况：
为什么呢？源码之下无机密。
答案就写在 unlink 办法外面：
入参中的 p 是要移除的节点，而 trail 是要移除的节点的上一个节点。在源码外面只看到了 trail.next=p.next，也就是通过指针，跳过要移除的节点。然而并没有看到后面 dequeue 办法中呈现的相似于 p.next=p 的源码，也就是把节点的下一个节点指向本人的动作。为什么？
作者都在正文外面给你写分明了：p.next is not changed, to allow iterators that are traversing p to maintain their weak-consistency guarantee.p.next 没有产生扭转，因为在设计上是为了放弃正在遍历 p 的迭代器的弱一致性。说人话就是：这玩意不能指向本人啊，指向本人了要是这个节点正在被迭代器执行，那不是完犊子了吗？所以带参的 remove 办法是思考到了迭代器的状况，然而无参的 remove 办法，的确考虑不周。怎么修复的？我在 JDK 的 BUG 库外面搜了一下，其实这个问题 2016 年就呈现在了 JDK 的 BUG 列表外面：bugs.openjdk.org/browse/JDK-…
在 JDK9 的版本外面实现了修复。我本地有一份 JDK15 的源码，所以给你比照着 JDK8 的源码看一下：
次要的变动是在 try 的代码块外面。JDK15 的源码外面调用了一个 succ 办法，从办法上的正文也能够看进去就是专门修复这个 BUG 的：
比方回到这个场景下：
咱们来细嗦一下以后这个状况下，succ 办法是怎么解决的：Node<E> succ(Node<E> p) {
if (p == (p = p.next))
p = head.next;
return p;
}
复制代码 p 是上图中的 current 对应的元素。首先 p = p.next 还是 p，因为它本人指向本人了，这个没故障吧？那么 p == (p = p.next)，带入条件，就是 p==p，条件为 true，这个没故障吧？所以执行 p = head.next，从上图中来看，head.next 就是元素为 4 的这个节点，没故障吧？最初取到了元素 4，也就是最初一个元素，接着完结循环：
没有死循环，完满。延长一下回到我这篇文章开篇的一个问题：LinkedBlockingQueue 这个玩意是线程平安的吗？下次你面试的时候遇到这个问题，你就微微一笑，答到：因为外部有读写锁的存在，这个玩意个别状况下是线程平安的。然而，在 JDK8 的场景下，当它遇到 stream 操作的时候，又有其余线程在调用无参的 remove 办法，会有肯定几率呈现死循环的状况。说的时候自信一点，个别状况下，能够唬一下面试官。后面我给的解决方案是降级 JDK 版本，然而你晓得的，这是一个大动作，一般来说，能跑就不要四平八稳，所以另外我还能想到两个计划。第一个你就别用 stream 了呗，老老实实的应用迭代器循环，它不香吗？第二个计划是这样的：
成果杠杠的，相对没问题。你外部的 ReentrantLock 算啥，我间接给你来个锁晋升，内部用 synchronized 给你包裹起来。来，你有本事再给我表演一个线程不平安。
当初，我换一个问题问你：ConcurrentHashMap 是线程平安的吗？我之前写过，这玩意在 JDK8 下也是有死循环的《震惊！ConcurrentHashMap 外面也有死循环，作者留下的“彩蛋”理解一下？》在文章的最初我也问了一样的问题。过后的答复再次搬运一下：是的，ConcurrentHashMap 自身肯定是线程平安的。然而，如果你使用不当还是有可能会呈现线程不平安的状况。给大家看一点 Spring 中的源码吧：org.springframework.core.SimpleAliasRegistry 在这个类中，aliasMap 是 ConcurrentHashMap 类型的：
在 registerAlias 和 getAliases 办法中，都有对 aliasMap 进行操作的代码，然而在操作之前都是用 synchronized 把 aliasMap 锁住了。为什么咱们操作 ConcurrentHashMap 的时候还要加锁呢？
这个是依据场景而定的，这个别名管理器，在这里加锁应该是为了防止多个线程操作 ConcurrentHashMap。尽管 ConcurrentHashMap 是线程平安的，然而假如如果一个线程 put，一个线程 get，在这个代码的场景外面是不容许的。具体情况，须要具体分析。如果感觉不太好了解的话我举一个 Redis 的例子。Redis 的 get、set 办法都是线程平安的吧。然而你如果先 get 再 set，那么在多线程的状况下还是会有问题的。因为这两个操作不是原子性的。所以 incr 就应运而生了。我举这个例子的是想说线程平安与否不是相对的，要看场景。给你一个线程平安的容器，你使用不当还是会有线程平安的问题。再比方，HashMap 肯定是线程不平安的吗？说不能说的这么死吧。它是一个线程不平安的容器。然而如果我的应用场景是只读呢？在这个只读的场景下，它就是线程平安的。总之，看场景，不要脱离场景探讨问题。情理，就是这么一个情理。
最初，再说一次论断：LinkedBlockingQueue 的 stream 遍历的形式，在多线程下是有肯定问题的，可能会呈现死循环。
