怎样分析 JAVA 的 Thread Dumps

Posted 2023-02-16

当看到线程栈的log的时候，第一反应是以下几个thread state

线程状态为 "waiting for monitor entry"

意味着它 在等待进入一个临界区 ，所以它在”Entry Set“队列中等待。
此时线程状态一般都是 Blocked：
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

线程状态为“waiting on condition”

说明它在等待另一个条件的发生，来把自己唤醒，或者干脆它是调用了 sleep(N)。
此时线程状态大致为以下几种：

java.lang.Thread.State: WAITING (parking)：一直等那个条件发生；
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking或sleeping)：定时的，那个条件不到来，也将定时唤醒自己。

如果大量线程在“waiting for monitor entry”

可能是一个全局锁阻塞住了大量线程。
如果短时间内打印的 thread dump 文件反映，随着时间流逝，waiting for monitor entry 的线程越来越多，没有减少的趋势，可能意味着某些线程在临界区里呆的时间太长了，以至于越来越多新线程迟迟无法进入临界区。

如果大量线程在“waiting on condition”

可能是它们又跑去获取第三方资源，尤其是第三方网络资源，迟迟获取不到Response，导致大量线程进入等待状态。
所以如果你发现有大量的线程都处在 Wait on condition，从线程堆栈看，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。

线程状态为“in Object.wait()”

说明它获得了监视器之后，又调用了 java.lang.Object.wait() 方法。
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()”。
当线程获得了 Monitor，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。
此时线程状态大致为以下几种：

java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)；
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)；
一般都是RMI相关线程（RMI RenewClean、 GC Daemon、RMI Reaper），GC线程（Finalizer），引用对象垃圾回收线程（Reference Handler）等系统线程处于这种状态。

范例

示范一

下面这个线程在等待这个锁 0x00000000fe7e3b50，等待进入临界区：
"RMI TCP Connection(64896)-172.16.52.118" daemon prio=10 tid=0x00000000405a6000 nid=0x68fe waiting for monitor entry [0x00007f2be65a3000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.xyz.goods.service.impl.GoodsServiceImpl.findChanellGoodsCountWithCache(GoodsServiceImpl.java:1734)
- waiting to lock <0x00000000fe7e3b50> (a java.lang.String)

那么谁持有这个锁呢？
是另一个先调用了 findChanellGoodsCountWithCache 函数的线程：
"RMI TCP Connection(64878)-172.16.52.117" daemon prio=10 tid=0x0000000040822000 nid=0x6841 runnable [0x00007f2be76b3000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:129)
at java.io.BufferedInputStream.fill(BufferedInputStream.java:218)
at java.io.BufferedInputStream.read1(BufferedInputStream.java:258)
at java.io.BufferedInputStream.read(BufferedInputStream.java:317)
- locked <0x00000000af4ed638> (a java.io.BufferedInputStream)
at org.bson.io.Bits.readFully(Bits.java:35)
at org.bson.io.Bits.readFully(Bits.java:28)
at com.mongodb.Response.<init>(Response.java:35)
at com.mongodb.DBPort.go(DBPort.java:110)
- locked <0x00000000af442d48> (a com.mongodb.DBPort)
at com.mongodb.DBPort.go(DBPort.java:75)
- locked <0x00000000af442d48> (a com.mongodb.DBPort)
at com.mongodb.DBPort.call(DBPort.java:65)
at com.mongodb.DBTCPConnector.call(DBTCPConnector.java:202)
at com.mongodb.DBApiLayer$MyCollection.__find(DBApiLayer.java:296)
at com.mongodb.DB.command(DB.java:152)
at com.mongodb.DBCollection.getCount(DBCollection.java:760)
at com.mongodb.DBCollection.getCount(DBCollection.java:731)
at com.mongodb.DBCollection.count(DBCollection.java:697)
at com.xyz.goods.manager.MongodbManager.count(MongodbManager.java:202)
at com.xyz.goods.service.impl.GoodsServiceImpl.findChanellGoodsCount(GoodsServiceImpl.java:1787)
at com.xyz.goods.service.impl.GoodsServiceImpl.findChanellGoodsCountWithCache(GoodsServiceImpl.java:1739)
- locked <0x00000000fe7e3b50> (a java.lang.String)

示范二

等待另一个条件发生来将自己唤醒：
"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)

“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。
“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。

示范三
"RMI RenewClean-[172.16.50.182:4888]" daemon prio=10 tid=0x0000000040d2c800 nid=0x97e in Object.wait() [0x00007f9ccafd0000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x0000000799b032d8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:118)
- locked <0x0000000799b032d8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at sun.rmi.transport.DGCClient$EndpointEntry$RenewCleanThread.run(DGCClient.java:516)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662) 参考技术A

JAVA 的Thread dump，就象当前 JAVA进程的一个快照，打印出所有线程的状态和调用堆栈，以及 Monitor的状态。在不同的操作系统下，不同版本的JVM，产生线程 DUMP的方式是不同的。

JDK自带的工具有jstack，以linux系统为例，可以使用类似 "jstack PID > dumpPath"。

打印的格式一般如下：

线程的状态

线程的调用栈

线程的当前锁住的资源： <0xef63d600>

线程的状态是一个重要的指标，它会显示在线程 Stacktrace的头一行结尾的地方，常见状态有：

Runnable，Wait on condition，Waiting for monitor entry 和 in Object.wait()

以上为概要分析，详细分析请自行动手，实践出真知！

参考技术B 当Java Web程序运行变慢，或者发生故障时，需要使用Thread Dumps. 如果觉得ThreadDumps非常复杂，这篇文章很可能帮助你。将会分析Java中的线程，线程如何创建的，如何管理线程，怎么从运行中的程序中dump 线程，最后怎么分析他们得到阻塞和存在瓶颈的线程。