Java程序員必備：jstack命令解析

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癥，是死鎖綜合征，還是死循環(huán)等其他病癥，本文我們一起來學(xué)習(xí)jstack命令~

• jstack 的功能

• jstack用法

• 線程狀態(tài)等基礎(chǔ)回顧

• 實戰(zhàn)案例1：jstack 分析死鎖

• 實戰(zhàn)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，它用于打印出給定的java進程ID、core file、遠程調(diào)試服務(wù)的Java堆棧信息.

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

• jstack命令用于生成虛擬機當(dāng)前時刻的線程快照。

• 線程快照是當(dāng)前虛擬機內(nèi)每一條線程正在執(zhí)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(xiàn)長時間停頓的原因， 如線程間死鎖、死循環(huán)、請求外部資源導(dǎo)致的長時間等待等問題。

• 線程出現(xiàn)停頓的時候通過jstack來查看各個線程的調(diào)用堆棧，就可以知道沒有響應(yīng)的線程到底在后臺做什么事情，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(fā)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(dāng)時運行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果現(xiàn)在運行的java程序呈現(xiàn)hung的狀態(tài)，jstack是非常有用的。

jstack用法

jstack 命令格式如下

jstack [ option ] pidjstack [ option ] executable corejstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP 

• executable Java executable from which the core dump was produced.(可能是產(chǎn)生core dump的java可執(zhí)行程序)

• core 將被打印信息的core dump文件

• remote-hostname-or-IP 遠程debug服務(wù)的主機名或ip

• server-id 唯一id,假如一臺主機上多個遠程debug服務(wù)

最常用的是

jstack [option] <pid>  // 打印某個進程的堆棧信息

option參數(shù)說明如下：

線程狀態(tài)等基礎(chǔ)回顧

線程狀態(tài)簡介

jstack用于生成線程快照的，我們分析線程的情況，需要復(fù)習(xí)一下線程狀態(tài)吧，拿小凳子坐好，復(fù)習(xí)一下啦~

Java語言定義了6種線程池狀態(tài)：

• New：創(chuàng)建后尚未啟動的線程處于這種狀態(tài)，不會出現(xiàn)在Dump中。

• RUNNABLE：包括Running和Ready。線程開啟start（）方法，會進入該狀態(tài)，在虛擬機內(nèi)執(zhí)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(qū)域的時候，線程將進入這種狀態(tài)，在等待監(jiān)視器鎖。

• 結(jié)束（Terminated）：已終止線程的線程狀態(tài)，線程已經(jīng)結(jié)束執(zhí)行。

Dump文件的線程狀態(tài)一般其實就以下3種：

• RUNNABLE，線程處于執(zhí)行中

• BLOCKED，線程被阻塞

• WAITING，線程正在等待

Monitor 監(jiān)視鎖

因為Java程序一般都是多線程運行的，Java多線程跟監(jiān)視鎖環(huán)環(huán)相扣，所以我們分析線程狀態(tài)時，也需要回顧一下Monitor監(jiān)視鎖知識。

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(tài)是Waiting for monitor entry。

• 當(dāng)某個線程成功獲取對象的monitor后,進入Owner區(qū)域，它就是Active Thread。

• 如果線程調(diào)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(tài)in Object.wait()

• 如果其他線程調(diào)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(qū)域。

Dump 文件分析關(guān)注重點

• runnable，線程處于執(zhí)行中

• deadlock，死鎖（重點關(guān)注）

• blocked，線程被阻塞 （重點關(guān)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(jiān)視器（重點關(guān)注）

• Waiting on condition，等待資源（重點關(guān)注），最常見的情況是線程在等待網(wǎng)絡(luò)的讀寫

實戰(zhàn)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(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)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(chǎn)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() {            @Overridepublic 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() {            @Overridepublic 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(shè)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(jié)果：

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

jstack排查Java死鎖步驟

• 在終端中輸入jsp查看當(dāng)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(dāng)前運行的java程序

通過使用 jps 命令獲取需要監(jiān)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”，這個鎖是由于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的線程處于等待（waiting）狀態(tài)，持有“0x00000000d61ae3d0”鎖，等待“0x00000000d61ae3a0”的鎖

“mythread-jay"線程堆棧信息分析如下：

• mythread-tianluo的線程處于等待（waiting）狀態(tài)，持有“0x00000000d61ae3a0”鎖，等待“0x00000000d61ae3d0”的鎖

實戰(zhàn)案例2：jstack 分析CPU過高問題

來個導(dǎo)致CPU過高的demo程序，一個死循環(huán)，哈哈~

/** * 有個導(dǎo)致CPU過高程序的demo，死循環(huán) */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;                }            }        }    }}

jstack 分析CPU過高步驟

1. top

2. top -Hp pid

3. jstack pid

4. jstack -l [PID] >/tmp/log.txt

5. 分析堆棧信息

1.top

在服務(wù)器上，我們可以通過top命令查看各個進程的cpu使用情況，它默認是按cpu使用率由高到低排序的

由上圖中，我們可以找出pid為21340的java進程，它占用了最高的cpu資源，兇手就是它，哈哈！

2. top -Hp pid

通過top -Hp 21340可以查看該進程下，各個線程的cpu使用情況，如下：

可以發(fā)現(xiàn)pid為21350的線程，CPU資源占用最高~，嘻嘻，小本本把它記下來，接下來拿jstack給它拍片子~

3. jstack pid

通過top命令定位到cpu占用率較高的線程之后，接著使用jstack pid命令來查看當(dāng)前java進程的堆棧狀態(tài)，jstack 21350后，內(nèi)容如下：

4. jstack -l [PID] >/tmp/log.txt

其實，前3個步驟，堆棧信息已經(jīng)出來啦。但是一般在生成環(huán)境，我們可以把這些堆棧信息打到一個文件里，再回頭仔細分析哦~

5. 分析堆棧信息

我們把占用cpu資源較高的線程pid（本例子是21350），將該pid轉(zhuǎn)成16進制的值

在thread dump中，每個線程都有一個nid，我們找到對應(yīng)的nid（5366），發(fā)現(xiàn)一直在跑（24行）

這個時候，可以去檢查代碼是否有問題啦~ 當(dāng)然，也建議隔段時間再執(zhí)行一次stack命令，再一份獲取thread dump，畢竟兩次拍片結(jié)果（jstack）對比，更準確嘛~

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關(guān)注作者微信公眾號 —《JAVA爛豬皮》

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