jstack筆記

遇到java程序跑不動怎麼辦，jstack是比較容易想到的一個工具，利用jstack來dump出一個線程堆棧快照，而後具體分析。

通常的堆棧大概是由下面的部分組成的：

 1 "resin-22129" daemon prio=10 tid=0x00007fbe5c34e000 nid=0x4cb1 waiting on condition [0x00007fbe4ff7c000]
 2    java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
 3     at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
 4     at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:315)
 5     at com.caucho.env.thread2.ResinThread2.park(ResinThread2.java:196)
 6     at com.caucho.env.thread2.ResinThread2.runTasks(ResinThread2.java:147)
 7     at com.caucho.env.thread2.ResinThread2.run(ResinThread2.java:118)
 8 
 9 
10 "Timer-20" daemon prio=10 tid=0x00007fe3a4bfb800 nid=0x1a31 in Object.wait() [0x00007fe3a077a000]
11    java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
12     at java.lang.Object.wait(Native Method)
13     - waiting on <0x00000006f0620ff0> (a java.util.TaskQueue)
14     at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:552)
15     - locked <0x00000006f0620ff0> (a java.util.TaskQueue)
16     at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)

• "resin-22129" 線程名稱：若是使用 java.lang.Thread 類生成一個線程的時候，線程名稱爲 Thread-(數字) 的形式，這裏是resin生成的線程；
• daemon 線程類型：線程分爲守護線程 (daemon) 和非守護線程 (non-daemon) 兩種，一般都是守護線程；
• prio=10 線程優先級：默認爲5，數字越大優先級越高；
• tid=0x00007fbe5c34e000 JVM線程的id：JVM內部線程的惟一標識，經過 java.lang.Thread.getId()獲取，一般用自增的方式實現；
• nid=0x4cb1 系統線程id：對應的系統線程id（Native Thread ID)，能夠經過 top 命令進行查看，現場id是十六進制的形式；
• waiting on condition 系統線程狀態：這裏是系統的線程狀態；
• [0x00007fbe4ff7c000] 起始棧地址：線程堆棧調用的其實內存地址；
• java.lang.Thread.State: WAITING (parking) JVM線程狀態：這裏標明瞭線程在代碼級別的狀態。
• 線程調用棧信息：下面就是當前線程調用的詳細棧信息，用於代碼的分析。堆棧信息應該從下向上解讀，由於程序調用的順序是從下向上的。

系統線程狀態 (Native Thread Status)

系統線程有以下狀態：

deadlock

死鎖線程，通常指多個線程調用期間進入了相互資源佔用，致使一直等待沒法釋放的狀況。

runnable

通常指該線程正在執行狀態中，該線程佔用了資源，正在處理某個操做，如經過SQL語句查詢數據庫、對某個文件進行寫入等。

blocked

線程正處於阻塞狀態，指當前線程執行過程當中，所須要的資源長時間等待卻一直未能獲取到，被容器的線程管理器標識爲阻塞狀態，能夠理解爲等待資源超時的線程。

waiting on condition

線程正處於等待資源或等待某個條件的發生，具體的緣由須要結合下面堆棧信息進行分析。

（1）若是堆棧信息明確是應用代碼，則證實該線程正在等待資源，通常是大量讀取某種資源且該資源採用了資源鎖的狀況下，線程進入等待狀態，等待資源的讀取，或者正在等待其餘線程的執行等。

（2）若是發現有大量的線程都正處於這種狀態，而且堆棧信息中得知正等待網絡讀寫，這是由於網絡阻塞致使線程沒法執行，頗有多是一個網絡瓶頸的徵兆：

• 網絡很是繁忙，幾乎消耗了全部的帶寬，仍然有大量數據等待網絡讀寫；
• 網絡多是空閒的，但因爲路由或防火牆等緣由，致使包沒法正常到達；

因此必定要結合系統的一些性能觀察工具進行綜合分析，好比netstat統計單位時間的發送包的數量，看是否很明顯超過了所在網絡帶寬的限制；觀察CPU的利用率，看系統態的CPU時間是否明顯大於用戶態的CPU時間。這些都指向因爲網絡帶寬所限致使的網絡瓶頸。

（3）還有一種常見的狀況是該線程在 sleep，等待 sleep 的時間到了，將被喚醒。

waiting for monitor entry 或 in Object.wait()

Moniter 是Java中用以實現線程之間的互斥與協做的主要手段，它能夠當作是對象或者class的鎖，每一個對象都有，也僅有一個 Monitor。

從上圖能夠看出，每一個Monitor在某個時刻只能被一個線程擁有，該線程就是 "Active Thread"，而其餘線程都是 "Waiting Thread"，分別在兩個隊列 "Entry Set"和"Waint Set"裏面等待。其中在 "Entry Set" 中等待的線程狀態是 waiting for monitor entry，在 "Wait Set" 中等待的線程狀態是 in Object.wait()。

（1）"Entry Set"裏面的線程。
咱們稱被 synchronized 保護起來的代碼段爲臨界區

當一個線程申請進入臨界區時，它就進入了 "Entry Set" 隊列中，這時候有兩種可能性：

• 該Monitor不被其餘線程擁有，"Entry Set"裏面也沒有其餘等待的線程。本線程即成爲相應類或者對象的Monitor的Owner，執行臨界區裏面的代碼；此時在Thread Dump中顯示線程處於 "Runnable" 狀態。
• 該Monitor被其餘線程擁有，本線程在 "Entry Set" 隊列中等待。此時在Thread Dump中顯示線程處於 "waiting for monity entry" 狀態。

臨界區的設置是爲了保證其內部的代碼執行的原子性和完整性，但由於臨界區在任什麼時候間只容許線程串行經過，這和咱們使用多線程的初衷是相反的。若是在多線程程序中大量使用synchronized，或者不適當的使用它，會形成大量線程在臨界區的入口等待，形成系統的性能大幅降低。若是在Thread Dump中發現這個狀況，應該審視源碼並對其進行改進。

（2）"Wait Set"裏面的線程
當線程得到了Monitor，進入了臨界區以後，若是發現線程繼續運行的條件沒有知足，它則調用對象（一般是被synchronized的對象）的wait()方法，放棄Monitor，進入 "Wait Set"隊列。只有當別的線程在該對象上調用了 notify()或者notifyAll()方法，"Wait Set"隊列中的線程才獲得機會去競爭，可是隻有一個線程得到對象的Monitor，恢復到運行態。"Wait Set"中的線程在Thread Dump中顯示的狀態爲 in Object.wait()。一般來講，

一般來講，當CPU很忙的時候關注 Runnable 狀態的線程，反之則關注 waiting for monitor entry 狀態的線程。

JVM線程運行狀態 (JVM Thread Status)

在 java.lang.Thread.State 中定義了線程的狀態：

NEW

至今還沒有啓動的線程的狀態。線程剛被建立，但還沒有啓動。

RUNNABLE

可運行線程的線程狀態。線程正在JVM中執行，有可能在等待操做系統中的其餘資源，好比處理器。

BLOCKED

受阻塞而且正在等待監視器的某一線程的線程狀態。處於受阻塞狀態的某一線程正在等待監視器鎖，以便進入一個同步的塊/方法，或者在調用 Object.wait 以後再次進入同步的塊/方法。
在Thread Dump日誌中一般顯示爲 java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) 。

WAITING

某一等待線程的線程狀態。線程正在無期限地等待另外一個線程來執行某一個特定的操做，線程由於調用下面的方法之一而處於等待狀態：

• 不帶超時的 Object.wait 方法，日誌中顯示爲 java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
• 不帶超時的 Thread.join 方法
• LockSupport.park 方法，日誌中顯示爲 java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

TIMED_WAITING

指定了等待時間的某一等待線程的線程狀態。線程正在等待另外一個線程來執行某一個特定的操做，並設定了指定等待的時間，線程由於調用下面的方法之一而處於定時等待狀態：

• Thread.sleep 方法
• 指定超時值的 Object.wait 方法
• 指定超時值的 Thread.join 方法
• LockSupport.parkNanos
• LockSupport.parkUntil

TERMINATED

線程處於終止狀態。

根據Java Doc中的說明，在給定的時間上，一個只能處於上述的一種狀態之中，而且這些狀態都是JVM的狀態，跟操做系統中的線程狀態無關。

 

參考

https://go-on.iteye.com/blog/1673894

http://www.cnblogs.com/zhengyun_ustc/archive/2013/01/06/dumpanalysis.html

https://www.javatang.com/archives/2017/10/25/36441958.html

https://www.cubrid.org/blog/the-principles-of-java-application-performance-tuning