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jstack是java虛擬機(jī)自帶的一種堆棧跟蹤工具。

功能

jstack用于生成java虛擬機(jī)當(dāng)前時刻的線程快照。線程快照是當(dāng)前java虛擬機(jī)內(nèi)每一條線程正在執(zhí)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(xiàn)長時間停頓的原因，如線程間死鎖、死循環(huán)、請求外部資源導(dǎo)致的長時間等待等。線程出現(xiàn)停頓的時候通過jstack來查看各個線程的調(diào)用堆棧，就可以知道沒有響應(yīng)的線程到底在后臺做什么事情，或者等待什么資源。如果java程序崩潰生成core文件，jstack工具可以用來獲得core文件的java stack和native stack的信息，從而可以輕松地知道java程序是如何崩潰和在程序何處發(fā)生問題。另外，jstack工具還可以附屬到正在運(yùn)行的java程序中，看到當(dāng)時運(yùn)行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果現(xiàn)在運(yùn)行的java程序呈現(xiàn)hung的狀態(tài)，jstack是非常有用的。

jstack命令主要用來查看Java線程的調(diào)用堆棧的，可以用來分析線程問題（如死鎖）。

線程狀態(tài)

想要通過jstack命令來分析線程的情況的話，首先要知道線程都有哪些狀態(tài)，下面這些狀態(tài)是我們使用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(tài)：

NEW, 未啟動的。不會出現(xiàn)在Dump中。

RUNNABLE, 在虛擬機(jī)內(nèi)執(zhí)行的。

BLOCKED, 受阻塞并等待監(jiān)視器鎖。

WATING, 無限期等待另一個線程執(zhí)行特定操作。

TIMED_WATING, 有時限的等待另一個線程的特定操作。

TERMINATED, 已退出的。

Monitor

在多線程的 JAVA程序中，實現(xiàn)線程之間的同步，就要說說 Monitor。 Monitor是 Java中用以實現(xiàn)線程之間的互斥與協(xié)作的主要手段，它可以看成是對象或者 Class的鎖。每一個對象都有，也僅有一個 monitor。下面這個圖，描述了線程和 Monitor之間關(guān)系，以及線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：

image

進(jìn)入?yún)^(qū)(Entrt Set):表示線程通過synchronized要求獲取對象的鎖。如果對象未被鎖住,則迚入擁有者;否則則在進(jìn)入?yún)^(qū)等待。一旦對象鎖被其他線程釋放,立即參與競爭。

擁有者(The Owner):表示某一線程成功競爭到對象鎖。

等待區(qū)(Wait Set):表示線程通過對象的wait方法,釋放對象的鎖,并在等待區(qū)等待被喚醒。

從圖中可以看出，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”里面等候。在 “Entry Set”中等待的線程狀態(tài)是 “Waiting for monitor entry”，而在 “Wait Set”中等待的線程狀態(tài)是 “in Object.wait()”。先看 “Entry Set”里面的線程。我們稱被 synchronized保護(hù)起來的代碼段為臨界區(qū)。當(dāng)一個線程申請進(jìn)入臨界區(qū)時，它就進(jìn)入了 “Entry Set”隊列。對應(yīng)的 code就像：

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

}

調(diào)用修飾

表示線程在方法調(diào)用時,額外的重要的操作。線程Dump分析的重要信息。修飾上方的方法調(diào)用。

locked <地址> 目標(biāo)：使用synchronized申請對象鎖成功,監(jiān)視器的擁有者。

waiting to lock <地址> 目標(biāo)：使用synchronized申請對象鎖未成功,在迚入?yún)^(qū)等待。

waiting on <地址> 目標(biāo)：使用synchronized申請對象鎖成功后,釋放鎖幵在等待區(qū)等待。

parking to wait for <地址> 目標(biāo)

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

通過synchronized關(guān)鍵字,成功獲取到了對象的鎖,成為監(jiān)視器的擁有者,在臨界區(qū)內(nèi)操作。對象鎖是可以線程重入的。

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

通過synchronized關(guān)鍵字,沒有獲取到了對象的鎖,線程在監(jiān)視器的進(jìn)入?yún)^(qū)等待。在調(diào)用棧頂出現(xiàn),線程狀態(tài)為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

通過synchronized關(guān)鍵字,成功獲取到了對象的鎖后,調(diào)用了wait方法,進(jìn)入對象的等待區(qū)等待。在調(diào)用棧頂出現(xiàn),線程狀態(tài)為WAITING或TIMED_WATING。

parking to wait for

park是基本的線程阻塞原語,不通過監(jiān)視器在對象上阻塞。隨concurrent包會出現(xiàn)的新的機(jī)制,不synchronized體系不同。

線程動作

線程狀態(tài)產(chǎn)生的原因

runnable:狀態(tài)一般為RUNNABLE。

in Object.wait():等待區(qū)等待,狀態(tài)為WAITING或TIMED_WAITING。

waiting for monitor entry:進(jìn)入?yún)^(qū)等待,狀態(tài)為BLOCKED。

waiting on condition:等待區(qū)等待、被park。

sleeping:休眠的線程,調(diào)用了Thread.sleep()。

Wait on condition 該狀態(tài)出現(xiàn)在線程等待某個條件的發(fā)生。具體是什么原因，可以結(jié)合 stacktrace來分析。最常見的情況就是線程處于sleep狀態(tài)，等待被喚醒。常見的情況還有等待網(wǎng)絡(luò)IO：在java引入nio之前，對于每個網(wǎng)絡(luò)連接，都有一個對應(yīng)的線程來處理網(wǎng)絡(luò)的讀寫操作，即使沒有可讀寫的數(shù)據(jù)，線程仍然阻塞在讀寫操作上，這樣有可能造成資源浪費，而且給操作系統(tǒng)的線程調(diào)度也帶來壓力。在 NewIO里采用了新的機(jī)制，編寫的服務(wù)器程序的性能和可擴(kuò)展性都得到提高。正等待網(wǎng)絡(luò)讀寫，這可能是一個網(wǎng)絡(luò)瓶頸的征兆。因為網(wǎng)絡(luò)阻塞導(dǎo)致線程無法執(zhí)行。一種情況是網(wǎng)絡(luò)非常忙，幾乎消耗了所有的帶寬，仍然有大量數(shù)據(jù)等待網(wǎng)絡(luò)讀寫；另一種情況也可能是網(wǎng)絡(luò)空閑，但由于路由等問題，導(dǎo)致包無法正常的到達(dá)。所以要結(jié)合系統(tǒng)的一些性能觀察工具來綜合分析，比如 netstat統(tǒng)計單位時間的發(fā)送包的數(shù)目，如果很明顯超過了所在網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制 ; 觀察 cpu的利用率，如果系統(tǒng)態(tài)的 CPU時間，相對于用戶態(tài)的 CPU時間比例較高；如果程序運(yùn)行在 Solaris 10平臺上，可以用 dtrace工具看系統(tǒng)調(diào)用的情況，如果觀察到 read/write的系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)或者運(yùn)行時間遙遙領(lǐng)先；這些都指向由于網(wǎng)絡(luò)帶寬所限導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)瓶頸。（來自http://www.blogjava.net/jzone/articles/303979.html）

線程Dump的分析

原則

結(jié)合代碼閱讀的推理。需要線程Dump和源碼的相互推導(dǎo)和印證。

造成Bug的根源往往丌會在調(diào)用棧上直接體現(xiàn),一定格外注意線程當(dāng)前調(diào)用之前的所有調(diào)用。

入手點

進(jìn)入?yún)^(qū)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(tài)BLOCKED,線程動作wait on monitor entry,調(diào)用修飾waiting to lock總是一起出現(xiàn)。表示在代碼級別已經(jīng)存在沖突的調(diào)用。必然有問題的代碼,需要盡可能減少其發(fā)生。

同步塊阻塞

一個線程鎖住某對象,大量其他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(xù)運(yùn)行的IO IO操作是可以以RUNNABLE狀態(tài)達(dá)成阻塞。例如:數(shù)據(jù)庫死鎖、網(wǎng)絡(luò)讀寫。格外注意對IO線程的真實狀態(tài)的分析。一般來說,被捕捉到RUNNABLE的IO調(diào)用,都是有問題的。

以下堆棧顯示：線程狀態(tài)為RUNNABLE。調(diào)用棧在SocketInputStream或SocketImpl上,socketRead0等方法。調(diào)用棧包含了jdbc相關(guān)的包。很可能發(fā)生了數(shù)據(jù)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(diào)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(jié)

wait on monitor entry： 被阻塞的,肯定有問題

runnable ：注意IO線程

in Object.wait()：注意非線程池等待

使用

想要學(xué)習(xí)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(dāng)’jstack [-l] pid’沒有相應(yīng)的時候強(qiáng)制打印棧信息 -l長列表. 打印關(guān)于鎖的附加信息,例如屬于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表. -m打印java和native c/c++框架的所有棧信息. -h | -help打印幫助信息 pid 需要被打印配置信息的java進(jìn)程id,可以用jps查詢.

首先，我們分析這么一段程序的線程情況：

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

先是有jps查看進(jìn)程號：

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

然后使用jstack 查看堆棧信息：

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

我們可以從這段堆棧信息中看出什么來呢？我們可以看到，當(dāng)前一共有一條用戶級別線程,線程處于runnable狀態(tài)，執(zhí)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);
        }
    }
}

線程堆棧信息如下：

"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)

我們能看到：

線程的狀態(tài)： WAITING 線程的調(diào)用棧線程的當(dāng)前鎖住的資源： <0x0000000783e066e0> 線程當(dāng)前等待的資源：<0x0000000783e066e0>

為什么同時鎖住的等待同一個資源：

線程的執(zhí)行中，先獲得了這個對象的 Monitor（對應(yīng)于 locked <0x0000000783e066e0>）。當(dāng)執(zhí)行到 obj.wait(), 線程即放棄了 Monitor的所有權(quán)，進(jìn)入 “wait set”隊列（對應(yīng)于 waiting on <0x0000000783e066e0> ）。

死鎖分析

學(xué)會了怎么使用jstack命令之后，我們就可以看看，如何使用jstack分析死鎖了，這也是我們一定要掌握的內(nèi)容。

啥叫死鎖？
所謂死鎖：是指兩個或兩個以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，由于競爭資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進(jìn)下去。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程。
說白了，我現(xiàn)在想吃雞蛋灌餅，桌子上放著雞蛋和餅，但是我和我的朋友同時分別拿起了雞蛋和病，我手里拿著雞蛋，但是我需要他手里的餅。他手里拿著餅，但是他想要我手里的雞蛋。就這樣，如果不能同時拿到雞蛋和餅，那我們就不能繼續(xù)做后面的工作（做雞蛋灌餅）。所以，這就造成了死鎖。

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));//建立一個線程
        Thread t2 = new Thread(new DeadLockclass(false));//建立另一個線程
        t1.start();//啟動一個線程
        t2.start();//啟動另一個線程
    }
}
class DeadLockclass implements Runnable {
    public boolean falg;// 控制線程
    DeadLockclass(boolean falg) {
        this.falg = falg;
    }
    public void run() {
        /**
         * 如果falg的值為true則調(diào)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());
                    }
                }
            }
        }
        /**
         * 如果falg的值為false則調(diào)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(dāng)我啟動該程序時，我們看一下控制臺：

image

我們發(fā)現(xiàn)，程序只輸出了兩行內(nèi)容，然后程序就不再打印其它的東西了，但是程序并沒有停止。這樣就產(chǎn)生了死鎖。當(dāng)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(dāng)兩個線程都執(zhí)行完第一個打印任務(wù)的時候，線程1想鎖住o2，線程2想鎖住o1。但是，線程1當(dāng)前鎖著o1，線程2鎖著o2。所以兩個想成都無法繼續(xù)執(zhí)行下去，就造成了死鎖。

然后，我們使用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，它告訴我們 Found one Java-level deadlock，然后指出造成死鎖的兩個線程的內(nèi)容。然后，又通過 Java stack information for the threads listed above來顯示更詳細(xì)的死鎖的信息。他說

Thread-1在想要執(zhí)行第40行的時候，當(dāng)前鎖住了資源<0x00000007d6aa2ca8>,但是他在等待資源<0x00000007d6aa2c98> Thread-0在想要執(zhí)行第27行的時候，當(dāng)前鎖住了資源<0x00000007d6aa2c98>,但是他在等待資源<0x00000007d6aa2ca8> 由于這兩個線程都持有資源，并且都需要對方的資源，所以造成了死鎖。原因我們找到了，就可以具體問題具體分析，解決這個死鎖了。

其他

虛擬機(jī)執(zhí)行Full GC時,會阻塞所有的用戶線程。因此,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(nèi)存使用情況。

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Java命令學(xué)習(xí)系列（二）——Jstack

Java命令學(xué)習(xí)系列（二）——Jstack

功能

線程狀態(tài)

Monitor

調(diào)用修飾

線程動作

線程Dump的分析

原則

入手點

入手點總結(jié)

使用

死鎖分析

其他

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Java命令學(xué)習(xí)系列（二）——Jstack

功能

線程狀態(tài)

Monitor

調(diào)用修飾

線程動作

線程Dump的分析

原則

入手點

入手點總結(jié)

使用

死鎖分析

其他

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