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Thread Dump线程死锁检测工具(JStack)的使用详解

BakerZhu
 BakerZhu
发布于 2017/08/21 17:18
字数 2113
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JVM

Thread Dump用来诊断Java应用的问题,可以用来发现死锁线程等等。通过它可以得到线程,线程运行状态、标识、调用的堆栈,堆栈包含完整的类名,所执行的方法,以及源代码所在的行数等等信息。

接下来,需要考虑如何获得Thread Dump的问题。首先,可以通过jps查看java的进程信息,从而获得java进程的进程号。也可以用top动态观察CPU使用情况分析进程情况。然后通过jdk自带的工具jstack进行分析。jstack <pid> >> filename 可以将pid对应的java进程的线程使用情况写到后面的file中去。

如下列代码:

package thread;

/**
 * Created by zhubo on 2017/8/21.
 */
public class TestJstack {
    final static Object resource_1 = new Object();
    final static Object resource_2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1"){
            public void run(){
                synchronized (resource_1){
                    try{
                        Thread.sleep(3000);
                    }catch (InterruptedException e){

                    }
                    System.out.println("locked resource_1");
                    synchronized(resource_2){
                        System.out.println("thread t1 done.");
                    }
                }
            }
        };
        Thread t2 = new Thread("t2"){
            public void run(){
                synchronized (resource_2){
                    System.out.println("locked resource_2");
                    try{
                        Thread.sleep(3000);
                    }catch (InterruptedException e){

                    }
                    synchronized (resource_1){
                        System.out.println("thread t2 done.");
                    }
                }
            }
        };
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

通过以上的工具使用完毕后可以得到Thread Dump的快照

[root@linux1 ~]# jstack -l 3357
2017-08-21 17:04:45
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.11-b03 mixed mode):

"Attach Listener" #11 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fbb14001000 nid=0xd55 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"DestroyJavaVM" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c008800 nid=0xd1e waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"t2" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c162800 nid=0xd28 waiting for monitor entry [0x00007fbb2c4d2000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at thread.TestJstack$2.run(TestJstack.java:37)
	- waiting to lock <0x00000000f08b9e50> (a java.lang.Object)
	- locked <0x00000000f08b9e60> (a java.lang.Object)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"t1" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c161000 nid=0xd27 waiting for monitor entry [0x00007fbb2c5d3000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at thread.TestJstack$1.run(TestJstack.java:21)
	- waiting to lock <0x00000000f08b9e60> (a java.lang.Object)
	- locked <0x00000000f08b9e50> (a java.lang.Object)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c0cf800 nid=0xd25 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c0cc000 nid=0xd24 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c0ca000 nid=0xd23 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c0c7800 nid=0xd22 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c098800 nid=0xd21 in Object.wait() [0x00007fbb2cdfc000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x00000000f08062d8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:142)
	- locked <0x00000000f08062d8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:158)
	at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c094800 nid=0xd20 in Object.wait() [0x00007fbb2cefd000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x00000000f0805d48> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
	at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:157)
	- locked <0x00000000f0805d48> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007fbb3c08f800 nid=0xd1f runnable 

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007fbb3c0d5000 nid=0xd26 waiting on condition 

JNI global references: 7


Found one Java-level deadlock:
=============================
"t2":
  waiting to lock monitor 0x00007fbb200062c8 (object 0x00000000f08b9e50, a java.lang.Object),
  which is held by "t1"
"t1":
  waiting to lock monitor 0x00007fbb200038d8 (object 0x00000000f08b9e60, a java.lang.Object),
  which is held by "t2"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"t2":
	at thread.TestJstack$2.run(TestJstack.java:37)
	- waiting to lock <0x00000000f08b9e50> (a java.lang.Object)
	- locked <0x00000000f08b9e60> (a java.lang.Object)
"t1":
	at thread.TestJstack$1.run(TestJstack.java:21)
	- waiting to lock <0x00000000f08b9e60> (a java.lang.Object)
	- locked <0x00000000f08b9e50> (a java.lang.Object)

Found 1 deadlock.

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

综合示范一:Waiting to lock 和 Blocked

实例如下:

"t1" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fbb3c161000 nid=0xd27 waiting for monitor entry [0x00007fbb2c5d3000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at thread.TestJstack$1.run(TestJstack.java:21)
	- waiting to lock <0x00000000f08b9e60> (a java.lang.Object)
	- locked <0x00000000f08b9e50> (a java.lang.Object)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

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 <0x00000000f08b9e60>”指,线程在等待给这个 0x00000000f08b9e60地址上锁(英文可描述为:trying to obtain  0x00000000f08b9e60 lock)。

3)在 dump 日志里查找字符串 0x00000000f08b9e60,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 < 0x00000000f08b9e60 >),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,"t1"是 Thread Name 。tid指Java Thread id。nid指native线程的id。prio是线程优先级。[0x00007fbb2c5d3000]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()”。

http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/zhengyun_ustc/255879/o_clipboard%20-%20%E5%89%AF%E6%9C%AC039.png

图1 A Java Monitor

 

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。

 

 

 

 

 

 

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