多一份经验，少一次踩坑！jstack 命令使用经验总结

2023-05-19 05:06:33 游戏热搜作者：互联网收集热度：626

jstack 在命令使用上十分简洁, 然而其输出的内容却十分丰富, 信息量足, 值得深入分析;
以往对于 jstack 产生的 thread dump, 我很少字斟句酌得分析过每一部分细节, 针对 jstack 的性能诊断也没有一个模式化的总结; 今天这篇文章我就来详细整理一下与 jstack 相关的内容。

jstack 命令的基本使用

jstack 在命令使用上十分简洁, 其信息量与复杂度主要体现在 thread dump 内容的分析上;

jstack 输出内容结构分析

首先展示几段 thread dump 的典型例子:
正在 RUNNING 中的线程:

阻塞在 java.util.concurrent.locks.Condition 上:

阻塞在内置锁上:

以上展示了四个线程的 jstack dump, 有 running 状态, 也有阻塞状态, 覆盖面广, 具有典型性; 下面来对 jstack 的输出内容作详细梳理;

输出内容的结构

首先还是要说一下 jstack 输出的内容结构, 就以上方举的第四个线程为例:
以下是第一部分内容, 记录了线程的一些基本信息, 从左到右每个元素的含义已经以注释标注在元素上方; 其中比较重要的是 nid, 它是 java 线程与操作系统的映射, 在 linux 中它和与其对应的轻量级进程 pid 相同 (需要十六进制与十进制转换), 这将为基于 java 线程的性能诊断带来帮助, 详细请见本文后面段落 #线程性能诊断的辅助脚本;

以下是第二部分内容, 表示线程当前的状态;

以下是第三部分内容, 主要记录了线程的调用栈; 其中比较重要的是一些关键调用上的 #动作修饰, 这些为线程死锁问题的排查提供了依据;

线程的动作

线程动作的记录在每个 thread dump 的第一行末尾, 一般情况下可分为如下几类:

线程的状态

线程的状态记录在每个 thread dump 的第二行, 并以 java.lang.Thread.State 开头, 一般情况下可分为如下几类:

线程的重要调用修饰

thread dump 的第三部分线程调用栈中, 一般会把与锁相关的资源使用状态以附加的形式作重点修饰, 这与线程的动作及状态有着密切的联系, 一般情况下可分为如下几类:

这是因为该线程之前获得过该内置锁, 现在因为 object.wait() 又将其放弃了, 所以在调用栈中会出现先后两个调用修饰;

死锁检测的展示

在 jdk5 之前, Doug Lea 大神还没有发布 java.util.concurrent 包, 这个时候提及的锁, 就仅限于 jvm 监视器内置锁; 此时如果进程内有死锁发生, jstack 将会把死锁检测信息打印出来:

然而后来 Doug Lea 发布了 java.util.concurrent 包, 当谈及 java 的锁, 除了内置锁之外还有了基于 AbstractOwnableSynchronizer 的各种形式; 由于是新事物, 彼时 jdk5 的 jstack 没有及时提供对以 AQS 构建的同步工具的死锁检测功能, 直到 jdk6 才完善了相关支持;

首先, 不管是什么类型的 java 应用, 有一些通常都会存在的线程:

VM Thread 与 VM Periodic Task Thread虚拟机线程, 属于 native thread, 凌驾于其他用户线程之上;
VM Periodic Task Thread 通常用于虚拟机作 sampling/profiling, 收集系统运行信息, 为 JIT 优化作决策依据;

C1 / C2 CompilerThread虚拟机的 JIT 及时编译器线程:

Reference Handler 线程与 Finalizer 线程

这两个线程用于虚拟机处理 override 了 Object.finalize() 方法的实例, 对实例回收前作最后的判决;

Reference Handler 线程用于将目标对象放入 reference queue:

Finalizer 线程用于从 reference queue 中取出对象以执行其 finalize 方法:

GC 线程这块对于不同的 gc 收集器选型有各自不同的线程状态 (线程数视 cpu 核心数而定);

以上便是 java 进程里通常都会存在的线程;

使用代码作 thread dump

除了使用 jstack 之外, 还有其他一些方法可以对 java 进程作 thread dump, 如果将其封装为 http 接口, 便可以不用登陆主机, 直接在浏览器上查询 thread dump 的情况;
使用 jmx 的 api

使用 Thread.getAllStackTraces() 方法

线程性能诊断的辅助脚本

使用 jstack 还有一个重要的功能就是分析热点线程: 找出占用 cpu 资源最高的线程;
首先我先介绍一下手工敲命令分析的方法: