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Java线程栈的获取和分析

时间:2016-03-08 00:48:56      阅读:412      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:jstack   线程栈   

获取进程号

使用命令:jps

常用参数:

 -m 输出传递给main方法的参数,如果是内嵌的JVM则输出为null。

 -l 输出应用程序主类的完整包名,或者是应用程序JAR文件的完整路径。

 -v 输出传给JVM的参数。

示例:

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线程栈的获取

使用命令:jstack,通常使用管道将信息输出到文件,便于分析

常用参数:

 -F 当jstack没有响应的时候强制打印栈信息。

 -l 打印关于锁的附加信息,例如属于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表。

 -m 打印java和native c/c++框架的所有栈信息。

示例:

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线程栈内容示例

2016-03-07 18:04:57
Full thread dump Java HotSpot(TM) Client VM (24.80-b11 mixed mode):

"Attach Listener" daemon prio=10 tid=0xb7675000 nid=0x4a9 waiting on condition [0x00000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Service Thread" daemon prio=10 tid=0xb766ec00 nid=0x44a runnable [0x00000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C1 CompilerThread0" daemon prio=10 tid=0xb766d000 nid=0x449 waiting on condition [0x00000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Signal Dispatcher" daemon prio=10 tid=0xb766b400 nid=0x448 runnable [0x00000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Finalizer" daemon prio=10 tid=0xb765ac00 nid=0x447 in Object.wait() [0xa14ad000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0xa1a04750> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:135)
	- locked <0xa1a04750> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:151)
	at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Reference Handler" daemon prio=10 tid=0xb7659400 nid=0x446 in Object.wait() [0xa14fe000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0xa1a043b8> (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 <0xa1a043b8> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"main" prio=10 tid=0xb7606400 nid=0x444 waiting on condition [0xb77f2000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
	at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
	at Test.main(Test.java:5)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"VM Thread" prio=10 tid=0xb7656800 nid=0x445 runnable 

"VM Periodic Task Thread" prio=10 tid=0xb7671400 nid=0x44b waiting on condition 

JNI global references: 125


线程栈各部分介绍

  头部信息:

  示例:

  2016-03-07 18:04:57

  Full thread dump Java HotSpot(TM) Client VM (24.80-b11 mixed mode):

  内容:

  时间,jvm信息

  

  线程info信息块:

  示例:

  "Finalizer" daemon prio=10 tid=0xb765ac00 nid=0x447 in Object.wait() [0xa14ad000]

     java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

  at java.lang.Object.wait(Native Method)

  - waiting on <0xa1a04750> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

  at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:135)

  - locked <0xa1a04750> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

  at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:151)

  at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

  

     Locked ownable synchronizers:

  - None

  内容:    

  线程名称:如Finalizer

  线程类型:如daemon

  优先级: 10,默认是5,如prio=10

  jvm线程id:tid=0xb765ac00,jvm内部线程的唯一标识(通过java.lang.Thread.getId()获取,通常用自增方式实现。)

  对应系统线程id(Native Thread ID):nid=0x447,和top命令查看的线程pid对应,不过一个是10进制,一个是16进制。(通过命令:top -H -p pid,可以查看该进程的所有线程信息)

  线程状态:in Object.wait().

  起始栈地址:[0xa14ad000]

  线程栈部分:包括线程当前状态和线程栈


线程栈分析工具

  IBM Thread and Monitor Dump Analyzer for Java

  官网主页:https://www.ibm.com/developerworks/community/groups/service/html/communityview?communityUuid=2245aa39-fa5c-4475-b891-14c205f7333c&lang=zh

  该工具是一个Jar包,可以使用命令启动

java -jar jca457.jar

  工作界面如下

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JVM中的线程状态

  线程在JVM中的各个状态

  1.死锁,Deadlock(重点关注) 

  2.执行中,Runnable(重点关注)   

  3.等待资源,Waiting on condition(重点关注)

  4.等待监控器检查资源,Waiting on monitor(eg:如果使用System.out.println等需要分配计算机资源的时候线程会如此等待,主要还需看堆栈)

  5.暂停,Suspended

  6.对象等待中,Object.wait()

  7.阻塞,Blocked(重点关注)  

  8.停止,Parked(主要是指线程空闲时候的状态。如在线程池中,当线程被调用后再次放入到池子中,则其状态变为了Parked)


JVM的Thin Lock, Fat Lock, Spin Lock与Tasuki Lock

  Java很多ThreadDump中,都可以看到Thin Lock, Fat Lock, Spin Lock,这些Lock都与Java语言、OS有密切的关系。

  回到一个简单的问题,在Java中,如何实现Synchronizd?

  最简单的一种做法是,利用OS的mutex机制,把Java的同步(基于Object),翻译成OS相关的monitor_enter和monitor_exit原语。

  回到Java锁本身,锁在不同的应用下有着不同的统计表现,而大部分的统计数据表明,其实线程抢锁,即锁竞争,都是短暂的,在大部分的情况下,几乎都不会发生锁竞争的现象。

  也就是说,Java锁,从安全性的角度来看,是有点累赘。

  因此,大量的专家都在锁上针对这样的统计特性对Java锁进行优化。

  其中一种优化方案是,我们对所有的锁都需要monitor_enter和monitor_exit吗?事实上不需要。

  如果我们把monitor_enter/monitor_exit看成是Fat Lock方式,则可以把Thin Lock看成是一种基于CAS(Compare and Swap)的简易实现。

  这两种锁,简单一点理解,就是:

  而基于CAS方式的实现,线程进入竞争状态的,获得锁的线程,会让其他线程处于自旋状态(也称之为Spin Mode,即自旋),这是一种while(Lock_release) doStuff()的Busy-Wait方式,是一种耗CPU的方式;而Fat Lock方式下,一个线程获得锁的时候,其他线程可以先sleep,等锁释放后,再唤醒(Notify)。

  CAS的优点是快,如果没有线程竞争的情况下,因为CAS只需要一个指令便获得锁,所以称之为Thin Lock,缺点也是很明显的,即如果频繁发生线程竞争,CAS是低效,主要表现为,排斥在锁之外的线程是Busy Wait状态;而monitor_enter/monitor_exit/monitor_notify方式,则是重量级的,在线程产生竞争的时候,Fat Lock在OS mutex方式下,可以实现no busy-wait。

  于是,JVM早期版本的做法是,如果T1, T2,T3,T4...产生线程竞争,则T1通过CAS获得锁(此时是Thin Lock方式),如果T1在CAS期间获得锁,则T2,T3进入SPIN状态直到T1释放锁;而第二个获得锁的线程,比如T2,会将锁升级(Inflation)为Fat Lock,于是,以后尝试获得锁的线程都使用Mutex方式获得锁。

  这种设计为锁提供了两条路径:Thin Lock路径和Fat Lock路径,大部分情况下,可能都是走Thin Lock路径,而可能少部分情况,是走Fat Lock路径,这种方式提供了锁升级,但是避免不了Busy Wait,而且Thin-Lock升级Fat-Lock之后,没有办法回退到Thin-Lock(性能比Fat-Lock更好)。

  Tasuki锁为这种方式做了2个优化:

  1) 避免CAS导致Busy wait

  2) Fat Lock可以deflate(与Inflate刚好相反)为Thin Lock(之前是Thin Lock变成Fat Lock之后便不能再回退)。

  经过这样的改造后,锁性能提高了10%以上。

  目前,Oracle的BEA JRockit与IBM的JVM都实现了Tasuki锁机制,唯一的不同是,在锁实现上都做了不同启发式的设计,即根据运行时采样的数据,动态调整一些权值数据,一边左右Lock Inflation/Lock Defaltion的过程(一颗树的两个分支),获取更好的锁性能。


参考文献

  Java线程池中线程的状态简介

  性能分析之-- JAVA Thread Dump 分析综述

  关于JVM的Thin Lock, Fat Lock, SPIN Lock与Tasuki Lock


本文出自 “自强不息,厚德载物” 博客,请务必保留此出处http://wangzhichao.blog.51cto.com/2643325/1748503

Java线程栈的获取和分析

标签:jstack   线程栈   

原文地址:http://wangzhichao.blog.51cto.com/2643325/1748503

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