Java线程栈的获取和分析

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:

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:

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

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

时间: 2024-08-10 00:05:13

Java线程栈的获取和分析的相关文章

java线程池ThreadPoolExector源码分析

java线程池ThreadPoolExector源码分析 今天研究了下ThreadPoolExector源码,大致上总结了以下几点跟大家分享下: 一.ThreadPoolExector几个主要变量 先了解下ThreadPoolExector中比较重要的几个变量.  corePoolSize:核心线程数量     maximumPoolSize:最大线程数量 allowCoreThreadTimeOut:是否允许线程超时(设置为true时与keepAliveTime,TimeUnit一起起作用)

Java线程池ThreadPoolExecutor使用和分析(三) - 终止线程池原理

相关文章目录: Java线程池ThreadPoolExecutor使用和分析(一) Java线程池ThreadPoolExecutor使用和分析(二) - execute()原理 Java线程池ThreadPoolExecutor使用和分析(三) - 终止线程池原理 以下是本文的目录大纲: 一.shutdown()  --  温柔的终止线程池 interruptIdleWorkers()  --  中断空闲worker tryTerminate()  --  尝试终止线程池 二.shutdown

java线程数过高原因分析

作者:鹿丸不会多项式  出处:http://www.cnblogs.com/hechao123   转载请先与我联系. 一.问题描述 前阵子我们因为B机房故障,将所有的流量切到了A机房,在经历了推送+自然高峰之后,A机房所有服务器都出现java线程数接近1000的情况(1000是设置的max值),在晚上7点多观察,java线程数略有下降,但还是有900+的样子,而此时,单台服务器的TPS维持在400/s,并不是一个特别大的量.然后将A机房一台机器下线,继续观察,到了晚上9点多,那台下线的机器,j

java 线程栈 &amp; java.lang.StackOverflowError

网上搜索了一下,关于java的线程栈: JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K. JVM的内存,被划分了很多的区域: (来源:http://www.iteye.com/topic/808550) 1.程序计数器 每一个Java线程都有一个程序计数器来用于保存程序执行到当前方法的哪一个指令. 2.线程栈 线程的每个方法被执行的时候,都会同时创建一个帧(Frame)用于存储本地变量表.操作栈.动态链接.方法出入口等信息.每一个方法的调用至完成,就意味着一个帧在VM栈中

Java线程池,获取返回值

程序中使用的是Callable接口,可以获取线程的返回值. package liuzh; import java.util.LinkedList; import java.util.List; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.Lin

[转载] Java线程池框架源码分析

转载自http://www.linuxidc.com/Linux/2014-11/108791.htm 相关类Executor,Executors,AbstractExecutorService,ExecutorService Executor:整个线程池执行者框架的顶层接口.定义了一个execute方法,整个线程执行者框架的核心方法. public interface Executor { void execute(Runnable command);} ExecutorService:这是一

java线程池框架源码分析

相关类Executor,Executors,AbstractExecutorService,ExecutorService Executor:整个线程池执行者框架的顶层接口.定义了一个execute方法,整个线程执行者框架的核心方法. public interface Executor { void execute(Runnable command); } ExecutorService:这是一个接口它继承自Executor,定义了shutdown,shutdownNow,awaitTermin

基于 JVMTI 实现 Java 线程的监控(转)

随着多核 CPU 的日益普及,越来越多的 Java 应用程序使用多线程并行计算来充分发挥整个系统的性能.多线程的使用也给应用程序开发人员带来了巨大的挑战,不正确地使用多线程可能造成线程死锁或资源竞争,导致系统瘫痪.因此,需要一种运行时线程监控工具来帮助开发人员诊断和跟踪 Java 线程状态的切换.JDK 1.5 及其后续版本提供了监控虚拟机运行状态的接口 JVMTI.本文深入分析了 JVM 中的 Java 线程模型,设计了用于监控线程状态切换的模型,并基于 JVMTI 实现了对 Java 线程切

由浅入深理解Java线程池及线程池的如何使用

前言 多线程的异步执行方式,虽然能够最大限度发挥多核计算机的计算能力,但是如果不加控制,反而会对系统造成负担.线程本身也要占用内存空间,大量的线程会占用内存资源并且可能会导致Out of Memory.即便没有这样的情况,大量的线程回收也会给GC带来很大的压力. 为了避免重复的创建线程,线程池的出现可以让线程进行复用.通俗点讲,当有工作来,就会向线程池拿一个线程,当工作完成后,并不是直接关闭线程,而是将这个线程归还给线程池供其他任务使用. 接下来从总体到细致的方式,来共同探讨线程池. 总体的架构