Java命令學習系列（二）——Jstack

時間  2019-12-07
標籤 java 命令 學習 系列 jstack 欄目 Java 简体版
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jstack是java虛擬機自帶的一種堆棧跟蹤工具。html

功能

jstack用於生成java虛擬機當前時刻的線程快照。線程快照是當前java虛擬機內每一條線程正在執行的方法堆棧的集合，生成線程快照的主要目的是定位線程出現長時間停頓的緣由，如線程間死鎖、死循環、請求外部資源致使的長時間等待等。 線程出現停頓的時候經過jstack來查看各個線程的調用堆棧，就能夠知道沒有響應的線程到底在後臺作什麼事情，或者等待什麼資源。 若是java程序崩潰生成core文件，jstack工具能夠用來得到core文件的java stack和native stack的信息，從而能夠輕鬆地知道java程序是如何崩潰和在程序何處發生問題。另外，jstack工具還能夠附屬到正在運行的java程序中，看到當時運行的java程序的java stack和native stack的信息, 若是如今運行的java程序呈現hung的狀態，jstack是很是有用的。java

So,jstack命令主要用來查看Java線程的調用堆棧的，能夠用來分析線程問題（如死鎖）。c++

線程狀態

想要經過jstack命令來分析線程的狀況的話，首先要知道線程都有哪些狀態，下面這些狀態是咱們使用jstack命令查看線程堆棧信息時可能會看到的線程的幾種狀態：數據庫

NEW,未啓動的。不會出如今Dump中。服務器

RUNNABLE,在虛擬機內執行的。網絡

BLOCKED,受阻塞並等待監視器鎖。多線程

WATING,無限期等待另外一個線程執行特定操做。oracle

TIMED_WATING,有時限的等待另外一個線程的特定操做。框架

TERMINATED,已退出的。eclipse

Monitor

在多線程的 JAVA程序中，實現線程之間的同步，就要說說 Monitor。 Monitor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。每個對象都有，也僅有一個 monitor。下 面這個圖，描述了線程和 Monitor之間關係，以 及線程的狀態轉換圖：

 

進入區(Entrt Set):表示線程經過synchronized要求獲取對象的鎖。若是對象未被鎖住,則迚入擁有者;不然則在進入區等待。一旦對象鎖被其餘線程釋放,當即參與競爭。

擁有者(The Owner):表示某一線程成功競爭到對象鎖。

等待區(Wait Set):表示線程經過對象的wait方法,釋放對象的鎖,並在等待區等待被喚醒。

從圖中能夠看出，一個 Monitor在某個時刻，只能被一個線程擁有，該線程就是 「Active Thread」，而其它線程都是 「Waiting Thread」，分別在兩個隊列 「 Entry Set」和 「Wait Set」裏面等候。在 「Entry Set」中等待的線程狀態是 「Waiting for monitor entry」，而在 「Wait Set」中等待的線程狀態是 「in Object.wait()」。 先看 「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。對應的 code就像：

synchronized(obj) {
.........

}

調用修飾

表示線程在方法調用時,額外的重要的操做。線程Dump分析的重要信息。修飾上方的方法調用。

locked <地址> 目標：使用synchronized申請對象鎖成功,監視器的擁有者。

waiting to lock <地址> 目標：使用synchronized申請對象鎖未成功,在迚入區等待。

waiting on <地址> 目標：使用synchronized申請對象鎖成功後,釋放鎖幵在等待區等待。

parking to wait for <地址> 目標

locked

at oracle.jdbc.driver.PhysicalConnection.prepareStatement
- locked <0x00002aab63bf7f58> (a oracle.jdbc.driver.T4CConnection)
at oracle.jdbc.driver.PhysicalConnection.prepareStatement
- locked <0x00002aab63bf7f58> (a oracle.jdbc.driver.T4CConnection)
at com.jiuqi.dna.core.internal.db.datasource.PooledConnection.prepareStatement

經過synchronized關鍵字,成功獲取到了對象的鎖,成爲監視器的擁有者,在臨界區內操做。對象鎖是能夠線程重入的。

waiting to lock

at com.jiuqi.dna.core.impl.CacheHolder.isVisibleIn(CacheHolder.java:165)
- waiting to lock <0x0000000097ba9aa8> (a CacheHolder)
at com.jiuqi.dna.core.impl.CacheGroup$Index.findHolder
at com.jiuqi.dna.core.impl.ContextImpl.find
at com.jiuqi.dna.bap.basedata.common.util.BaseDataCenter.findInfo

經過synchronized關鍵字,沒有獲取到了對象的鎖,線程在監視器的進入區等待。在調用棧頂出現,線程狀態爲Blocked。

waiting on

at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000da2defb0> (a WorkingThread)
at com.jiuqi.dna.core.impl.WorkingManager.getWorkToDo
- locked <0x00000000da2defb0> (a WorkingThread)
at com.jiuqi.dna.core.impl.WorkingThread.run

經過synchronized關鍵字,成功獲取到了對象的鎖後,調用了wait方法,進入對象的等待區等待。在調用棧頂出現,線程狀態爲WAITING或TIMED_WATING。

parking to wait for

park是基本的線程阻塞原語,不經過監視器在對象上阻塞。隨concurrent包會出現的新的機制,不synchronized體系不一樣。

線程動做

線程狀態產生的緣由

runnable:狀態通常爲RUNNABLE。

in Object.wait():等待區等待,狀態爲WAITING或TIMED_WAITING。

waiting for monitor entry:進入區等待,狀態爲BLOCKED。

waiting on condition:等待區等待、被park。

sleeping:休眠的線程,調用了Thread.sleep()。

Wait on condition 該狀態出如今線程等待某個條件的發生。具體是什麼緣由，能夠結合 stacktrace來分析。 最多見的狀況就是線程處於sleep狀態，等待被喚醒。 常見的狀況還有等待網絡IO：在java引入nio以前，對於每一個網絡鏈接，都有一個對應的線程來處理網絡的讀寫操做，即便沒有可讀寫的數據，線程仍然阻塞在讀寫操做上，這樣有可能形成資源浪費，並且給操做系統的線程調度也帶來壓力。在 NewIO裏採用了新的機制，編寫的服務器程序的性能和可擴展性都獲得提升。 正等待網絡讀寫，這多是一個網絡瓶頸的徵兆。由於網絡阻塞致使線程沒法執行。一種狀況是網絡很是忙，幾 乎消耗了全部的帶寬，仍然有大量數據等待網絡讀 寫；另外一種狀況也多是網絡空閒，但因爲路由等問題，致使包沒法正常的到達。因此要結合系統的一些性能觀察工具來綜合分析，好比 netstat統計單位時間的發送包的數目，若是很明顯超過了所在網絡帶寬的限制 ; 觀察 cpu的利用率，若是系統態的 CPU時間，相對於用戶態的 CPU時間比例較高；若是程序運行在 Solaris 10平臺上，能夠用 dtrace工具看系統調用的狀況，若是觀察到 read/write的系統調用的次數或者運行時間遙遙領先；這些都指向因爲網絡帶寬所限致使的網絡瓶頸。（來自http://www.blogjava.net/jzone/articles/303979.html）

線程Dump的分析

原則

結合代碼閱讀的推理。須要線程Dump和源碼的相互推導和印證。

形成Bug的根源每每丌會在調用棧上直接體現,必定格外注意線程當前調用以前的全部調用。

入手點

進入區等待

"d&a-3588" daemon waiting for monitor entry [0x000000006e5d5000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuqi.dna.bap.authority.service.UserService$LoginHandler.handle()
- waiting to lock <0x0000000602f38e90> (a java.lang.Object)
at com.jiuqi.dna.bap.authority.service.UserService$LoginHandler.handle()

線程狀態BLOCKED,線程動做wait on monitor entry,調用修飾waiting to lock老是一塊兒出現。表示在代碼級別已經存在衝突的調用。必然有問題的代碼,須要儘量減小其發生。

同步塊阻塞

一個線程鎖住某對象,大量其餘線程在該對象上等待。

"blocker" runnable
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at com.jiuqi.hcl.javadump.Blocker$1.run(Blocker.java:23)
- locked <0x00000000eb8eff68> (a java.lang.Object)
"blockee-11" waiting for monitor entry
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuqi.hcl.javadump.Blocker$2.run(Blocker.java:41)
- waiting to lock <0x00000000eb8eff68> (a java.lang.Object)
"blockee-86" waiting for monitor entry
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuqi.hcl.javadump.Blocker$2.run(Blocker.java:41)
- waiting to lock <0x00000000eb8eff68> (a java.lang.Object)

持續運行的IO IO操做是能夠以RUNNABLE狀態達成阻塞。例如:數據庫死鎖、網絡讀寫。 格外注意對IO線程的真實狀態的分析。 通常來講,被捕捉到RUNNABLE的IO調用,都是有問題的。

如下堆棧顯示： 線程狀態爲RUNNABLE。 調用棧在SocketInputStream或SocketImpl上,socketRead0等方法。 調用棧包含了jdbc相關的包。極可能發生了數據庫死鎖

"d&a-614" daemon prio=6 tid=0x0000000022f1f000 nid=0x37c8 runnable
[0x0000000027cbd000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
at java.net.SocketInputStream.read(Unknown Source)
at oracle.net.ns.Packet.receive(Packet.java:240)
at oracle.net.ns.DataPacket.receive(DataPacket.java:92)
at oracle.net.ns.NetInputStream.getNextPacket(NetInputStream.java:172)
at oracle.net.ns.NetInputStream.read(NetInputStream.java:117)
at oracle.jdbc.driver.T4CMAREngine.unmarshalUB1(T4CMAREngine.java:1034)
at oracle.jdbc.driver.T4C8Oall.receive(T4C8Oall.java:588)

分線程調度的休眠

正常的線程池等待

"d&a-131" in Object.wait()
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
at com.jiuqi.dna.core.impl.WorkingManager.getWorkToDo(WorkingManager.java:322)
- locked <0x0000000313f656f8> (a com.jiuqi.dna.core.impl.WorkingThread)
at com.jiuqi.dna.core.impl.WorkingThread.run(WorkingThread.java:40)

可疑的線程等待

"d&a-121" in Object.wait()
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
at java.lang.Object.wait(Object.java:485)
at com.jiuqi.dna.core.impl.AcquirableAccessor.exclusive()
- locked <0x00000003011678d8> (a com.jiuqi.dna.core.impl.CacheGroup)
at com.jiuqi.dna.core.impl.Transaction.lock()

入手點總結

wait on monitor entry： 被阻塞的,確定有問題

runnable ： 注意IO線程

in Object.wait()： 注意非線程池等待

使用

想要學習一個命令，先來看看幫助，使用jstack -help查看幫助：

hollis@hos:~$ jstack -help
Usage:
    jstack [-l] <pid>
        (to connect to running process)
    jstack -F [-m] [-l] <pid>
        (to connect to a hung process)
    jstack [-m] [-l] <executable> <core>
        (to connect to a core file)
    jstack [-m] [-l] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to a remote debug server)

Options:
    -F  to force a thread dump. Use when jstack <pid> does not respond (process is hung)
    -m  to print both java and native frames (mixed mode)
    -l  long listing. Prints additional information about locks
    -h or -help to print this help message

-F當’jstack [-l] pid’沒有相應的時候強制打印棧信息 -l長列表. 打印關於鎖的附加信息,例如屬於java.util.concurrent的ownable synchronizers列表. -m打印java和native c/c++框架的全部棧信息. -h | -help打印幫助信息 pid 須要被打印配置信息的java進程id,能夠用jps查詢.

首先，咱們分析這麼一段程序的線程狀況：

/**
 * @author hollis
 */
public class JStackDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            //Do Nothing
        }
    }
}

先是有jps查看進程號：

hollis@hos:~$ jps
29788 JStackDemo1
29834 Jps
22385 org.eclipse.equinox.launcher_1.3.0.v20130327-1440.jar

而後使用jstack 查看堆棧信息：

hollis@hos:~$ jstack 29788
2015-04-17 23:47:31
...此處省略若干內容...
"main" prio=10 tid=0x00007f197800a000 nid=0x7462 runnable [0x00007f197f7e1000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at javaCommand.JStackDemo1.main(JStackDemo1.java:7)

咱們能夠從這段堆棧信息中看出什麼來呢？咱們能夠看到，當前一共有一條用戶級別線程,線程處於runnable狀態，執行到JStackDemo1.java的第七行。 看下面代碼：

/**
 * @author hollis
 */
public class JStackDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Thread1());
        thread.start();
    }
}
class Thread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            System.out.println(1);
        }
    }
}

線程堆棧信息以下：

"Reference Handler" daemon prio=10 tid=0x00007fbbcc06e000 nid=0x286c in Object.wait() [0x00007fbbc8dfc000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    - waiting on <0x0000000783e066e0> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
    at java.lang.Object.wait(Object.java:503)
    at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:133)
    - locked <0x0000000783e066e0> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

咱們能看到：

線程的狀態： WAITING 線程的調用棧 線程的當前鎖住的資源： <0x0000000783e066e0> 線程當前等待的資源：<0x0000000783e066e0>

爲何同時鎖住的等待同一個資源：

線程的執行中，先得到了這個對象的 Monitor（對應於 locked <0x0000000783e066e0>）。當執行到 obj.wait(), 線程即放棄了 Monitor的全部權，進入 「wait set」隊列（對應於 waiting on <0x0000000783e066e0> ）。

死鎖分析

學會了怎麼使用jstack命令以後，咱們就能夠看看，如何使用jstack分析死鎖了，這也是咱們必定要掌握的內容。 啥叫死鎖？ 所謂死鎖： 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程當中，因爲競爭資源或者因爲彼此通訊而形成的一種阻塞的現象，若無外力做用，它們都將沒法推動下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱爲死鎖進程。 說白了，我如今想吃雞蛋灌餅，桌子上放着雞蛋和餅，可是我和個人朋友同時分別拿起了雞蛋和病，我手裏拿着雞蛋，可是我須要他手裏的餅。他手裏拿着餅，可是他想要我手裏的雞蛋。就這樣，若是不能同時拿到雞蛋和餅，那咱們就不能繼續作後面的工做（作雞蛋灌餅）。因此，這就形成了死鎖。 看一段死鎖的程序：

package javaCommand;
/**
 * @author hollis
 */
public class JStackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new DeadLockclass(true));//創建一個線程
        Thread t2 = new Thread(new DeadLockclass(false));//創建另外一個線程
        t1.start();//啓動一個線程
        t2.start();//啓動另外一個線程
    }
}
class DeadLockclass implements Runnable {
    public boolean falg;// 控制線程
    DeadLockclass(boolean falg) {
        this.falg = falg;
    }
    public void run() {
        /**
         * 若是falg的值爲true則調用t1線程
         */
        if (falg) {
            while (true) {
                synchronized (Suo.o1) {
                    System.out.println("o1 " + Thread.currentThread().getName());
                    synchronized (Suo.o2) {
                        System.out.println("o2 " + Thread.currentThread().getName());
                    }
                }
            }
        }
        /**
         * 若是falg的值爲false則調用t2線程
         */
        else {
            while (true) {
                synchronized (Suo.o2) {
                    System.out.println("o2 " + Thread.currentThread().getName());
                    synchronized (Suo.o1) {
                        System.out.println("o1 " + Thread.currentThread().getName());
                    }
                }
            }
        }
    }
}

class Suo {
    static Object o1 = new Object();
    static Object o2 = new Object();
}

當我啓動該程序時，咱們看一下控制檯：

咱們發現，程序只輸出了兩行內容，而後程序就再也不打印其它的東西了，可是程序並無中止。這樣就產生了死鎖。 當線程1使用synchronized鎖住了o1的同時，線程2也是用synchronized鎖住了o2。當兩個線程都執行完第一個打印任務的時候，線程1想鎖住o2，線程2想鎖住o1。可是，線程1當前鎖着o1，線程2鎖着o2。因此兩個想成都沒法繼續執行下去，就形成了死鎖。

而後，咱們使用jstack來看一下線程堆棧信息：

Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
  waiting to lock monitor 0x00007f0134003ae8 (object 0x00000007d6aa2c98, a java.lang.Object),
  which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
  waiting to lock monitor 0x00007f0134006168 (object 0x00000007d6aa2ca8, a java.lang.Object),
  which is held by "Thread-1"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":
    at javaCommand.DeadLockclass.run(JStackDemo.java:40)
    - waiting to lock <0x00000007d6aa2c98> (a java.lang.Object)
    - locked <0x00000007d6aa2ca8> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
"Thread-0":
    at javaCommand.DeadLockclass.run(JStackDemo.java:27)
    - waiting to lock <0x00000007d6aa2ca8> (a java.lang.Object)
    - locked <0x00000007d6aa2c98> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

Found 1 deadlock.

哈哈，堆棧寫的很明顯，它告訴咱們 Found one Java-level deadlock，而後指出形成死鎖的兩個線程的內容。而後，又經過 Java stack information for the threads listed above來顯示更詳細的死鎖的信息。 他說

Thread-1在想要執行第40行的時候，當前鎖住了資源<0x00000007d6aa2ca8>,可是他在等待資源<0x00000007d6aa2c98> Thread-0在想要執行第27行的時候，當前鎖住了資源<0x00000007d6aa2c98>,可是他在等待資源<0x00000007d6aa2ca8> 因爲這兩個線程都持有資源，而且都須要對方的資源，因此形成了死鎖。 緣由咱們找到了，就能夠具體問題具體分析，解決這個死鎖了。

其餘

虛擬機執行Full GC時,會阻塞全部的用戶線程。所以,即時獲取到同步鎖的線程也有可能被阻塞。 在查看線程Dump時,首先查看內存使用狀況。

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