給你的Java程序拍個片子吧：jstack命令解析

本文轉載自查看原文 2020-05-10 22:30 802

前言

如果有一天，你的Java程序長時間停頓，也許是它病了，需要用jstack拍個片子分析分析，才能診斷具體什么病症，是死鎖綜合征，還是死循環等其他病症，本文我們一起來學習jstack命令~

jstack 的功能
jstack用法
線程狀態等基礎回顧
實戰案例1：jstack 分析死鎖
實戰案例2：jstack 分析CPU 過高

jstack 的功能

jstack是JVM自帶的Java堆棧跟蹤工具，它用於打印出給定的java進程ID、core file、遠程調試服務的Java堆棧信息.

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

jstack命令用於生成虛擬機當前時刻的線程快照。

線程快照是當前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原因，
如線程間死鎖、死循環、請求外部資源導致的長時間等待等問題。

線程出現停頓的時候通過jstack來查看各個線程的調用堆棧，就可以知道沒有響應的線程到底在后台做什么事情，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生問題。

另外，jstack工具還可以附屬到正在運行的java程序中，看到當時運行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果現在運行的java程序呈現hung的狀態，jstack是非常有用的。

jstack用法

jstack 命令格式如下

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.(可能是產生core dump的java可執行程序)
core 將被打印信息的core dump文件
remote-hostname-or-IP 遠程debug服務的主機名或ip
server-id 唯一id,假如一台主機上多個遠程debug服務

最常用的是

jstack [option] <pid>  // 打印某個進程的堆棧信息

option參數說明如下：

選項	作用
-F	當正常輸出的請求不被響應時，強制輸出線程堆棧
-m	如果調用到本地方法的話，可以顯示C/C++的堆棧
-l	除堆棧外，顯示關於鎖的附加信息，在發生死鎖時可以用jstack -l pid來觀察鎖持有情況

線程狀態等基礎回顧

線程狀態簡介

jstack用於生成線程快照的，我們分析線程的情況，需要復習一下線程狀態吧，拿小凳子坐好，復習一下啦~

Java語言定義了6種線程池狀態：

New：創建后尚未啟動的線程處於這種狀態，不會出現在Dump中。
RUNNABLE：包括Running和Ready。線程開啟start（）方法，會進入該狀態，在虛擬機內執行的。
Waiting：無限的等待另一個線程的特定操作。
Timed Waiting：有時限的等待另一個線程的特定操作。
阻塞（Blocked）：在程序等待進入同步區域的時候，線程將進入這種狀態，在等待監視器鎖。
結束（Terminated）：已終止線程的線程狀態，線程已經結束執行。

Dump文件的線程狀態一般其實就以下3種：

RUNNABLE，線程處於執行中
BLOCKED，線程被阻塞
WAITING，線程正在等待

Monitor 監視鎖

因為Java程序一般都是多線程運行的，Java多線程跟監視鎖環環相扣，所以我們分析線程狀態時，也需要回顧一下Monitor監視鎖知識。

有關於線程同步關鍵字Synchronized與監視鎖的愛恨情仇，有興趣的伙伴可以看一下我這篇文章
Synchronized解析——如果你願意一層一層剝開我的心

Monitor的工作原理圖如下：

線程想要獲取monitor,首先會進入Entry Set隊列，它是Waiting Thread，線程狀態是Waiting for monitor entry。
當某個線程成功獲取對象的monitor后,進入Owner區域，它就是Active Thread。
如果線程調用了wait()方法，則會進入Wait Set隊列，它會釋放monitor鎖，它也是Waiting Thread，線程狀態in Object.wait()
如果其他線程調用 notify() / notifyAll() ，會喚醒Wait Set中的某個線程，該線程再次嘗試獲取monitor鎖，成功即進入Owner區域。

Dump 文件分析關注重點

runnable，線程處於執行中
deadlock，死鎖（重點關注）
blocked，線程被阻塞（重點關注）
Parked，停止
locked，對象加鎖
waiting，線程正在等待
waiting to lock 等待上鎖
Object.wait()，對象等待中
waiting for monitor entry 等待獲取監視器（重點關注）
Waiting on condition，等待資源（重點關注），最常見的情況是線程在等待網絡的讀寫

實戰案例1：jstack 分析死鎖問題

什么是死鎖？
如何用jstack排查死鎖？

什么是死鎖？

死鎖是指兩個或兩個以上的線程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法進行下去。

如何用如何用jstack排查死鎖問題

先來看一段會產生死鎖的Java程序，源碼如下：

/**
 * Java 死鎖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();
                }
            }
        };
        //設置線程名字，方便分析堆棧信息
        t1.setName("mythread-jay");
        t2.setName("mythread-tianluo");
        t1.start();
        t2.start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        deathLock();
    }
}

運行結果：

顯然，線程jay和線程tianluo都是只執行到一半，就陷入了阻塞等待狀態~

jstack排查Java死鎖步驟

在終端中輸入jsp查看當前運行的java程序
使用 jstack -l pid 查看線程堆棧信息
分析堆棧信息

在終端中輸入jsp查看當前運行的java程序

通過使用 jps 命令獲取需要監控的進程的pid，我們找到了23780 DeathLockTest

使用 jstack -l pid 查看線程堆棧信息

由上圖，可以清晰看到死鎖信息：

mythread-tianluo 等待這個鎖 “0x00000000d61ae3a0”，這個鎖是由於mythread-jay線程持有。
mythread-jay線程等待這個鎖“0x00000000d61ae3d0”,這個鎖是由mythread-tianluo 線程持有。

還原死鎖真相

“mythread-tianluo"線程堆棧信息分析如下：

mythread-tianluo的線程處於等待（waiting）狀態，持有“0x00000000d61ae3d0”鎖，等待“0x00000000d61ae3a0”的鎖

“mythread-jay"線程堆棧信息分析如下：

mythread-tianluo的線程處於等待（waiting）狀態，持有“0x00000000d61ae3a0”鎖，等待“0x00000000d61ae3d0”的鎖

實戰案例2：jstack 分析CPU過高問題

來個導致CPU過高的demo程序，一個死循環，哈哈~

/**
 * 有個導致CPU過高程序的demo，死循環
 */
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;
                }
            }
        }
    }
}