踩坑之Java执行Linux命令死锁阻塞挂起

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Posted by Naah on Wednesday, Oct 17,2018 13:20:24

1 问题背景

最近在做一个需求需要调用linux下的某个脚本来对ai的模型进行训练,很简单的需求,我像往常一样写下如下的代码片段:

Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
process.waitFor();

But当我运行代码时,发现代码执行到waitFor后阻塞住了,我以为这也许是训练模型需要时间,毕竟是同步阻塞的方法,那我就等一会吧!

一分钟。。。两分钟。。。10分钟。。。

我渐渐的意识到,这TM不对劲啊!

于是我通过以下命令查询了下linux执行情况。

 ps aux |grep xxx.sh

输出的结果显示该脚本当前还在运行,而脚本的日志并没有从inputstream进行输出。我渐渐的慌了!😱

2 问题分析

2.1 观看JDK文档

根据查看JDK的文档,我看到Process.waitFor可能导致死锁?!仔细观看JDK的文档说明,发现文档上已经对死锁的情况进行了分析。

如果如果InputStream使用的buffer缓冲区有限的话,可能会导致阻塞和死锁

2.2 死锁原因

经过查阅资料,发现 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,对命令的日志返回值进行处理,所以我们在JAVA线程中调用Process.waitFor挂起来等待子进程完成。 3. 子进程执行时,不断的打印日志信息,我们通过Process.getInputStreamProcess.getErrorStream进行获取正常输出日志错误日志进行处理。 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,而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

2.2.1 死锁原理图

3 解决方案

3.1 解决方案的思路

既然是由于buffer缓冲区的数据没有消费导致子进程挂起,那么我们从这里下手。 1. 消费buffer缓冲区中的数据 2. 当JAVA线程调用Process.waitFor后,线程会进行挂起,那我们就使用多线程进行消费数据。

3.2 正常流程图

3.3 代码实现

下面写了一个代码实现的demo,你可以根据自己的实际情况来重写。

public class ExecUtils {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExecUtils.class);
    private static ThreadPoolExecutor executor;

    static {
        ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
                .setNameFormat("demo-pool-%d").build();
        //根据实际情况创建线程池
        executor = new ThreadPoolExecutor(6, 10, 5, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
    }

    public static boolean exec(String cmd) throws IOException, InterruptedException {
        String[] cmds = {"/bin/sh",
                "-c", cmd};
        Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmds);

        //消费正常日志
        clearStream(process.getInputStream());
        //消费错误日志
        clearStream(process.getErrorStream());

        //i为返回值,判断是否执行成功
        int i = process.waitFor();
        if (i != 0) {
            logger.error("Failed to call shell command and the return status's is: {}", i);
            return false;
        }

        return true;
    }

    private static void clearStream(InputStream stream) {
        //处理buffer的线程
        executor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                String line = null;

                try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(stream));) {
                    while ((line = in.readLine()) != null) {
                        logger.debug(line);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    logger.error("exec error : {}", e);
                }
            }
        });
    }
}