给你的Java程序拍个片子吧：jstack命令解析

前言

若是有一天，你的Java程序长时间停顿，也许是它病了，须要用jstack拍个片子分析分析，才能诊断具体什么病症，是死锁综合征，仍是死循环等其余病症，本文咱们一块儿来学习jstack命令~

• jstack 的功能
• jstack用法
• 线程状态等基础回顾
• 实战案例1：jstack 分析死锁
• 实战案例2：jstack 分析CPU 太高

jstack 的功能

jstack是JVM自带的Java堆栈跟踪工具，它用于打印出给定的java进程ID、core file、远程调试服务的Java堆栈信息.

jstack prints Java stack traces of Java threads for a given Java process or
core file or a remote debug server.

• jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。
• 线程快照是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的缘由，
  如线程间死锁、死循环、请求外部资源致使的长时间等待等问题。
• 线程出现停顿的时候经过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就能够知道没有响应的线程到底在后台作什么事情，或者等待什么资源。
• 若是java程序崩溃生成core文件，jstack工具能够用来得到core文件的java stack和native stack的信息，从而能够轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。
• 另外，jstack工具还能够附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 若是如今运行的java程序呈现hung的状态，jstack是很是有用的。

jstack用法

jstack 命令格式以下

jstack [ option ] pid 
jstack [ option ] executable core 
jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

• executable Java executable from which the core dump was produced.(多是产生core dump的java可执行程序)
• core 将被打印信息的core dump文件
• remote-hostname-or-IP 远程debug服务的主机名或ip
• server-id 惟一id,假如一台主机上多个远程debug服务

最经常使用的是

jstack [option] <pid>  // 打印某个进程的堆栈信息

option参数说明以下：

选项	做用
-F	当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈
-m	若是调用到本地方法的话，能够显示C/C++的堆栈
-l	除堆栈外，显示关于锁的附加信息，在发生死锁时能够用jstack -l pid来观察锁持有状况

线程状态等基础回顾

线程状态简介

jstack用于生成线程快照的，咱们分析线程的状况，须要复习一下线程状态吧，拿小凳子坐好，复习一下啦~

Java语言定义了6种线程池状态：

• New：建立后还没有启动的线程处于这种状态，不会出如今Dump中。
• RUNNABLE：包括Running和Ready。线程开启start（）方法，会进入该状态，在虚拟机内执行的。
• Waiting：无限的等待另外一个线程的特定操做。
• Timed Waiting：有时限的等待另外一个线程的特定操做。
• 阻塞（Blocked）：在程序等待进入同步区域的时候，线程将进入这种状态，在等待监视器锁。
• 结束（Terminated）：已终止线程的线程状态，线程已经结束执行。

Dump文件的线程状态通常其实就如下3种：

• RUNNABLE，线程处于执行中
• BLOCKED，线程被阻塞
• WAITING，线程正在等待

Monitor 监视锁

由于Java程序通常都是多线程运行的，Java多线程跟监视锁环环相扣，因此咱们分析线程状态时，也须要回顾一下Monitor监视锁知识。

有关于线程同步关键字Synchronized与监视锁的爱恨情仇，有兴趣的伙伴能够看一下我这篇文章
Synchronized解析——若是你愿意一层一层剥开个人心

Monitor的工做原理图以下：

• 线程想要获取monitor,首先会进入Entry Set队列，它是Waiting Thread，线程状态是Waiting for monitor entry。
• 当某个线程成功获取对象的monitor后,进入Owner区域，它就是Active Thread。
• 若是线程调用了wait()方法，则会进入Wait Set队列，它会释放monitor锁，它也是Waiting Thread，线程状态in Object.wait()
• 若是其余线程调用 notify() / notifyAll() ，会唤醒Wait Set中的某个线程，该线程再次尝试获取monitor锁，成功即进入Owner区域。

Dump 文件分析关注重点

• runnable，线程处于执行中
• deadlock，死锁（重点关注）
• blocked，线程被阻塞 （重点关注）
• Parked，中止
• locked，对象加锁
• waiting，线程正在等待
• waiting to lock 等待上锁
• Object.wait()，对象等待中
• waiting for monitor entry 等待获取监视器（重点关注）
• Waiting on condition，等待资源（重点关注），最多见的状况是线程在等待网络的读写

实战案例1：jstack 分析死锁问题

• 什么是死锁？
• 如何用jstack排查死锁？

什么是死锁？

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程当中，因争夺资源而形成的一种互相等待的现象，若无外力做用，它们都将没法进行下去。

如何用如何用jstack排查死锁问题

先来看一段会产生死锁的Java程序，源码以下：

/**
 * Java 死锁demo
 */
public class DeathLockTest {
    private static Lock lock1 = new ReentrantLock();
    private static Lock lock2 = new ReentrantLock();

    public static void deathLock() {
        Thread t1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock1.lock();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get the lock1");
                    Thread.sleep(1000);
                    lock2.lock();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get the lock2");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        Thread t2 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock2.lock();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get the lock2");
                    Thread.sleep(1000);
                    lock1.lock();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get the lock1");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        //设置线程名字，方便分析堆栈信息
        t1.setName("mythread-jay");
        t2.setName("mythread-tianluo");
        t1.start();
        t2.start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        deathLock();
    }
}

运行结果：

显然，线程jay和线程tianluo都是只执行到一半，就陷入了阻塞等待状态~

jstack排查Java死锁步骤

• 在终端中输入jsp查看当前运行的java程序
• 使用 jstack -l pid 查看线程堆栈信息
• 分析堆栈信息

在终端中输入jsp查看当前运行的java程序

经过使用 jps 命令获取须要监控的进程的pid，咱们找到了23780 DeathLockTest

使用 jstack -l pid 查看线程堆栈信息

由上图，能够清晰看到死锁信息：

• mythread-tianluo 等待这个锁 “0x00000000d61ae3a0”，这个锁是因为mythread-jay线程持有。
• mythread-jay线程等待这个锁“0x00000000d61ae3d0”,这个锁是由mythread-tianluo 线程持有。

还原死锁真相

“mythread-tianluo"线程堆栈信息分析以下：

• mythread-tianluo的线程处于等待（waiting）状态，持有“0x00000000d61ae3d0”锁，等待“0x00000000d61ae3a0”的锁

“mythread-jay"线程堆栈信息分析以下：

• mythread-tianluo的线程处于等待（waiting）状态，持有“0x00000000d61ae3a0”锁，等待“0x00000000d61ae3d0”的锁

实战案例2：jstack 分析CPU太高问题

来个致使CPU太高的demo程序，一个死循环，哈哈~

/**
 * 有个致使CPU太高程序的demo，死循环
 */
public class JstackCase {

     private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

    public static void main(String[] args) {

        Task task1 = new Task();
        Task task2 = new Task();
        executorService.execute(task1);
        executorService.execute(task2);
    }

    public static Object lock = new Object();

    static class Task implements Runnable{

        public void run() {
            synchronized (lock){
                long sum = 0L;
                while (true){
                    sum += 1;
                }
            }
        }
    }
}

jstack 分析CPU太高步骤

• 1. top
• 2. top -Hp pid
• 3. jstack pid
• 4. jstack -l [PID] >/tmp/log.txt
• 5. 分析堆栈信息

1.top

在服务器上，咱们能够经过top命令查看各个进程的cpu使用状况，它默认是按cpu使用率由高到低排序的

由上图中，咱们能够找出pid为21340的java进程，它占用了最高的cpu资源，凶手就是它，哈哈！

2. top -Hp pid

经过top -Hp 21340能够查看该进程下，各个线程的cpu使用状况，以下：

能够发现pid为21350的线程，CPU资源占用最高_{，嘻嘻，小本本把它记下来，接下来拿jstack给它拍片子}

3. jstack pid

经过top命令定位到cpu占用率较高的线程以后，接着使用jstack pid命令来查看当前java进程的堆栈状态，jstack 21350后，内容以下：

4. jstack -l [PID] >/tmp/log.txt

其实，前3个步骤，堆栈信息已经出来啦。可是通常在生成环境，咱们能够把这些堆栈信息打到一个文件里，再回头仔细分析哦~

5. 分析堆栈信息

咱们把占用cpu资源较高的线程pid（本例子是21350），将该pid转成16进制的值

在thread dump中，每一个线程都有一个nid，咱们找到对应的nid（5366），发现一直在跑（24行）

这个时候，能够去检查代码是否有问题啦~ 固然，也建议隔段时间再执行一次stack命令，再一份获取thread dump，毕竟两次拍片结果（jstack）对比，更准确嘛~

参考与感谢

• jvm 性能调优工具之 jstack
• 如何使用jstack分析线程状态
• Java命令学习系列（二）——Jstack

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