怎样使用jstack诊断Java应用程序故障

Posted 2023-05-11

jstack [-l] pid
提供一个测试的例子：
/**
* 死锁例子
* @author crane.ding
* @since 2011-3-20
*/
public class DeadLock
public static void main(String[] args)
final Object obj_1 = new Object(), obj_2 = new Object();
Thread t1 = new Thread("t1")
@Override
public void run()
synchronized (obj_1)
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
synchronized (obj_2)
System.out.println("thread t1 done.");



;
Thread t2 = new Thread("t2")
@Override
public void run()
synchronized (obj_2)
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
synchronized (obj_1)
System.out.println("thread t2 done.");



;
t1.start();
t2.start();


保存为DeadLock.java。以上DeadLock类是一个死锁的例子,假使在咱们不知情的情况下,运行DeadLock后,发现等了N久都没有在屏幕打印线程完成信息。这个时候咱们就可以使用ps –ef|grep xxx查看该程序的pid值和使用jstack来生产堆栈结果问题。
javac DeadLock.java
jar cvf deadlock.jar DeadLock*.class
java -cp deadlock.jar DeadLock &
ps –ef|grep deadlock.jar #获取deadlock.jar进程的pid为1448
jstack -l 1448 > deadlock.jstack
结果文件deadlock.jstack内容就会被打印出来，这样就可以根据打印出的结果进行判断了 参考技术A jstack [-l] pid
提供一个测试的例子：
/**
* 死锁例子
* @author crane.ding
* @since 2011-3-20
*/
public class DeadLock
public static void main(String[] args)
final Object obj_1 = new Object(), obj_2 = new Object();
Thread t1 = new Thread("t1")
@Override
public void run()
synchronized (obj_1)
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
synchronized (obj_2)
System.out.println("thread t1 done.");



;
Thread t2 = new Thread("t2")
@Override
public void run()
synchronized (obj_2)
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
synchronized (obj_1)
System.out.println("thread t2 done.");



;
t1.start();
t2.start();


保存为DeadLock.java。以上DeadLock类是一个死锁的例子,假使在咱们不知情的情况下,运行DeadLock后,发现等了N久都没有在屏幕打印线程完成信息。这个时候咱们就可以使用ps –ef|grep xxx查看该程序的pid值和使用jstack来生产堆栈结果问题。
javac DeadLock.java
jar cvf deadlock.jar DeadLock*.class
java -cp deadlock.jar DeadLock &
ps –ef|grep deadlock.jar #获取deadlock.jar进程的pid为1448
jstack -l 1448 > deadlock.jstack
结果文件deadlock.jstack内容就会被打印出来，这样就可以根据打印出的结果进行判断了

JVM故障问题排查心得「线程诊断系列」通过jstack线程状态分析虚拟机线程问题指南

前提概要

学习研究thread dump文件是一种很不错的能力哦，因为它可以帮助我们在危急关头去解决和分析问题，接下来，就让我们开始分析和研究一下jstack dump文件吧。

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

• 死锁，Deadlock（重点关注）
• 执行中，Runnable
• 等待资源，Waiting on condition（重点关注）
• 等待获取监视器，Waiting on monitor entry（重点关注）
• 暂停，Suspended
• 对象等待中，Object.wait() 或 TIMED_WAITING
• 阻塞，Blocked（重点关注）
• 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，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。

1. 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；
2. 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。
3. 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 指是 Distributed GC，即分布式垃圾回收。
• 4）请注意，是先 locked <0x00000000aa672478>，后 waiting on <0x00000000aa672478>，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> ）。

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();
            ……
       

• 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。