Java线程Dump分析工具

Wesley13
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jstack用于打印出给定的java进程ID或core file或远程调试服务的Java堆栈信息,如果是在64位机器上,需要指定选项"-J-d64",Windows的jstack使用方式只支持以下的这种方式:

jstack [-l][F] pid

如果java程序崩溃生成core文件,jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息,从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。
jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中,看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态,jstack是非常有用的。进程处于hung死状态可以用-F强制打出stack。

dump文件线程状态

dump 文件里,值得关注的线程状态有:

  • 死锁,Deadlock(重点关注)
  • 执行中,Runnable
  • 等待资源,Waiting on condition(重点关注)
  • 等待获取监视器,Waiting on monitor entry(重点关注)
  • 暂停,Suspended
  • 对象等待中,Object.wait() 或 TIMED_WAITING
  • 阻塞,Blocked(重点关注)
  • 停止,Parked

线程状态含义

  1. Deadlock:死锁线程,一般指多个线程调用间,进入相互资源占用,导致一直等待无法释放的情况。
  2. Runnable:一般指该线程正在执行状态中,该线程占用了资源,正在处理某个请求,有可能正在传递SQL到数据库执行,有可能在对某个文件操作,有可能进行数据类型等转换。
  3. Waiting on condition:等待资源,或等待某个条件的发生。具体原因需结合 stacktrace来分析。
    1. 如果堆栈信息明确是应用代码,则证明该线程正在等待资源。一般是大量读取某资源,且该资源采用了资源锁的情况下,线程进入等待状态,等待资源的读取。又或者,正在等待其他线程的执行等。
    2. 如果发现有大量的线程都在处在 Wait on condition,从线程 stack看,正等待网络读写,这可能是一个网络瓶颈的征兆。因为网络阻塞导致线程无法执行。一种情况是网络非常忙,几乎消耗了所有的带宽,仍然有大量数据等待网络读写;另一种情况也可能是网络空闲,但由于路由等问题,导致包无法正常的到达。
    3. Wait on condition的常见情况是该线程在 sleep,等待 sleep的时间到了时候,将被唤醒。
  4. Blocked:线程阻塞,是指当前线程执行过程中,所需要的资源长时间等待却一直未能获取到,被容器的线程管理器标识为阻塞状态,可以理解为等待资源超时的线程
  5. Waiting for monitor entry 和 in Object.wait():Monitor是 Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段,它可以看成是对象或者 Class的锁。每一个对象都有,也仅有一个 monitor。从下图中可以看出,每个 Monitor在某个时刻,只能被一个线程拥有,该线程就是Active Thread,而其它线程都是 Waiting Thread,分别在两个队列 Entry SetWait Set里面等候。在 Entry Set中等待的线程状态是 Waiting for monitor entry,而在 Wait Set中等待的线程状态是 in Object.wait()

Java线程Dump分析工具

案例情况

案例1:Blocked和waiting to lock

日志:

"t3" prio=5 tid=0x00007fb0a204b000 nid=0x4d07 waiting for monitor entry [0x000000015d971000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
    - waiting to lock <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
    - locked <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
 
"t2" prio=5 tid=0x00007fb0a1073000 nid=0x4207 waiting for monitor entry [0x000000015d209000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
    - waiting to lock <0x000000013df2f678> (a java.lang.Object)
    - locked <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
 
"t1" prio=5 tid=0x00007fb0a1072000 nid=0x5503 waiting for monitor entry [0x000000015d86e000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    at com.journaldev.threads.SyncThread.run(ThreadDeadlock.java:41)
    - waiting to lock <0x000000013df2f668> (a java.lang.Object)
    - locked <0x000000013df2f658> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)

说明:

  1. 线程状态是 Blocked,阻塞状态。说明线程等待资源!
  2. waiting to lock <0x000000013df2f658>指,线程在等待给这个 0x000000013df2f658 地址上锁(英文可描述为:trying to obtain 0x000000013df2f658 lock)。
  3. 在 dump 日志里查找字符串 0x000000013df2f658,发现有线程线程t1已经给该地址上锁,并且waiting to lock <0x000000013df2f668>
  4. 线程t2已经给地址0x000000013df2f668上锁,并且waiting to lock <0x000000013df2f678>
  5. 又由于t1已经locked <0x000000013df2f678>,所以形成了一个死循环,t1锁了A地址,期待锁B地址;t2锁了B地址,期待锁C地址,t3锁了C地址,期待锁A地址。他们都是已经持有一个所但是期待能获得别的线程已经获取的锁,所以造成死锁。
  6. 第一行里,"t3"是 Thread Name 。tidJava Thread idnid指native线程的id。prio是线程优先级。[0x000000015d971000]是线程栈起始地址。

案例2:Waiting on condition 和 TIMED_WAITING

日志:

"RMI TCP Connection(idle)" daemon prio=10 tid=0x00007fd50834e800 nid=0x56b2 waiting on condition [0x00007fd4f1a59000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
- parking to wait for  <0x00000000acd84de8> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:198)
at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:424)
at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:323)
at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:874)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:945)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:907)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

说明:

  1. TIMED_WAITING (parking)中的 timed_waiting 指等待状态,但这里指定了时间,到达指定的时间后自动退出等待状态;parking指线程处于挂起中。
  2. waiting on condition需要与堆栈中的parking to wait for <0x00000000acd84de8> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)结合来看。首先,本线程肯定是在等待某个条件的发生,来把自己唤醒。其次,SynchronousQueue是同步队列,是线程之间移交信息的机制,当我们把一个元素放入到 SynchronousQueue 中时必须有另一个线程能消费该元素,否则阻塞线程。

实例3:in Obejct.wait() 和 TIMED_WAITING

日志:

"RMI RenewClean-[172.16.5.19:28475]" daemon prio=10 tid=0x0000000041428800 nid=0xb09 in Object.wait() [0x00007f34f4bd0000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000aa672478> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:118)
- locked <0x00000000aa672478> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at sun.rmi.transport.DGCClient$EndpointEntry$RenewCleanThread.run(DGCClient.java:516)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

说明:

  1. TIMED_WAITING (on object monitor),对于本例而言,是因为本线程调用了 java.lang.Object.wait(long timeout)而进入等待状态。

  2. Wait Set中等待的线程状态就是in Object.wait()。当线程获得了 Monitor,进入了临界区之后,如果发现线程继续运行的条件没有满足,它则调用对象(一般就是被 synchronized 的对象)的 wait() 方法,放弃了 Monitor,进入 Wait Set队列。只有当别的线程在该对象上调用了notify() 或者 notifyAll()Wait Set队列中线程才得到机会去竞争,但是只有一个线程获得对象的 Monitor,恢复到运行态。

  3. RMI RenewClean 是 DGCClient 的一部分。DGC 指的是 Distributed GC,即分布式垃圾回收

  4. 请注意,是先 locked <0x00000000aa672478>,后 waiting on <0x00000000aa672478>,之所以先锁再等同一个对象,请看下面它的代码实现:

        static private class  Lock { };
        private Lock lock = new Lock();
        public Reference<? extends T> remove(long timeout)
        {
            synchronized (lock) {
                Reference<? extends T> r = reallyPoll();
                if (r != null) return r;
                for (;;) {
                    lock.wait(timeout);
                    r = reallyPoll();
                    ……
               }
        }
    

    即,线程的执行中,先用 synchronized 获得了这个对象的 Monitor(对应于 locked <0x00000000aa672478> );当执行到 lock.wait(timeout);,线程就放弃了 Monitor 的所有权,进入Wait Set队列(对应于 waiting on <0x00000000aa672478> )。

  5. 从堆栈信息看,是正在清理 remote references to remote objects ,引用的租约到了,分布式垃圾回收在逐一清理呢。

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