三个实例演示 Java Thread Dump 日志分析

jstack Dump 日志文件中的线程状态

dump 文件里，值得关注的线程状态有：

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

下面我们先从第一个例子开始分析，然后再列出不同线程状态的含义以及注意事项，最后再补充两个实例。

综合示范一：Waiting to lock 和 Blocked

实例如下：

"RMI TCP Connection(267865)-172.16.5.25" daemon prio=10 tid=0x00007fd508371000 nid=0x55ae waiting for monitor entry [0x00007fd4f8684000]

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

at org.apache.log4j.Category.callAppenders(Category.java:201)

- waiting to lock <0x00000000acf4d0c0> (a org.apache.log4j.Logger)

at org.apache.log4j.Category.forcedLog(Category.java:388)

at org.apache.log4j.Category.log(Category.java:853)

at org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger.warn(Log4JLogger.java:234)

at com.tuan.core.common.lang.cache.remote.SpyMemcachedClient.get(SpyMemcachedClient.java:110)

……

1）线程状态是 Blocked，阻塞状态。说明线程等待资源超时！

2）“ waiting to lock <0x00000000acf4d0c0>”指，线程在等待给这个 0x00000000acf4d0c0 地址上锁（英文可描述为：trying to obtain  0x00000000acf4d0c0 lock）。

3）在 dump 日志里查找字符串 0x00000000acf4d0c0，发现有大量线程都在等待给这个地址上锁。如果能在日志里找到谁获得了这个锁（如locked < 0x00000000acf4d0c0 >），就可以顺藤摸瓜了。

4）“waiting for monitor entry”说明此线程通过 synchronized(obj) {……} 申请进入了临界区，从而进入了下图1中的“Entry Set”队列，但该 obj 对应的 monitor 被其他线程拥有，所以本线程在 Entry Set 队列中等待。

5）第一行里，"RMI TCP Connection(267865)-172.16.5.25"是 Thread Name 。tid指Java Thread id。nid指native线程的id。prio是线程优先级。[0x00007fd4f8684000]是线程栈起始地址。

Dump文件中的线程状态含义及注意事项

含义如下所示：

  • 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。
  • 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。
  • 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。
    • 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。
    • 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。
    • 另外一种出现 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。
  • 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。
  • 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1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 Set”和 “Wait 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()”。

图1 A Java Monitor

综合示范二：Waiting on condition 和 TIMED_WAITING

实例如下：

"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)

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 并不是一个队列，只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正在等待接受移交的任务，因此这就是本线程在等待的条件。

3）别的就看不出来了。

综合示范三：in Obejct.wait() 和 TIMED_WAITING

实例如下：

"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)

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。

参考资源：

1）CUBRID，2012，How to Analyze Java Thread Dumps；

2）iteye，2012，虚拟机stack全分析；

3）iteye，2008，如何分析Java虚拟机死锁；

4）csdn，2012，java stack dump中JVM运行过程中产生的一些常见线程介绍和解释；

5）2009，Java线程dump的分析；

6）jiacheo，2012，tomcat thread dump 分析；

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