JVM 內部運行線程介紹
最近抽時間把JVM運行過程中產生的一些線程進行了整理，主要是圍繞着我們系統jstack生成的文件爲參照依據。 前段時間因爲系統代碼問題，造成性能到了天花板，於是就dump了一份stack出來進行分析。 看stack其實也需要一定的經驗，畢竟它裏面很多線程不可能都是有問題，所以，需要對他們有一定認識。 現在市面上很少有人對這一塊做整理，所以，導致很多新人在拿到一個stack文件之後，也是一頭霧水。下面我把這次整理的一些個人認爲比較重要的線程列出來，供大家參考。如果發現有什麼寫得不對或者可以補充的地方，也請朋友們抱着樂於分享的態度灌灌水。
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線程名稱 |
所屬 |
解釋說明 |
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Attach Listener |
JVM |
Attach Listener線程是負責接收到外部的命令，而對該命令進行執行的並且吧結果返回給發送者。通常我們會用一些命令去要求jvm給我們一些反饋信息，如：java -version、jmap、jstack等等。如果該線程在jvm啓動的時候沒有初始化，那麼，則會在用戶第一次執行jvm命令時，得到啓動。 |
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Signal Dispatcher |
JVM |
前面我們提到第一個Attach Listener線程的職責是接收外部jvm命令，當命令接收成功後，會交給signal dispather線程去進行分發到各個不同的模塊處理命令，並且返回處理結果。signal dispather線程也是在第一次接收外部jvm命令時，進行初始化工作。 |
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CompilerThread0 |
JVM |
用來調用JITing，實時編譯裝卸class。通常，jvm會啓動多個線程來處理這部分工作，線程名稱後面的數字也會累加，例如：CompilerThread1 |
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Concurrent Mark-Sweep GC Thread |
JVM |
併發標記清除垃圾回收器（就是通常所說的CMS GC）線程，該線程主要針對於老年代垃圾回收。ps：啓用該垃圾回收器，需要在jvm啓動參數中加上：-XX:+UseConcMarkSweepGC |
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DestroyJavaVM |
JVM |
執行main()的線程在main執行完後調用JNI中的jni_DestroyJavaVM()方法喚起DestroyJavaVM線程。 JVM在Jboss服務器啓動之後，就會喚起DestroyJavaVM線程，處於等待狀態，等待其它線程（java線程和native線程）退出時通知它卸載JVM。線程退出時，都會判斷自己當前是否是整個JVM中最後一個非deamon線程，如果是，則通知DestroyJavaVM線程卸載JVM。 ps： 擴展一下： 1.如果線程退出時判斷自己不爲最後一個非deamon線程，那麼調用thread->exit(false)，並在其中拋出thread_end事件，jvm不退出。 2.如果線程退出時判斷自己爲最後一個非deamon線程，那麼調用before_exit()方法，拋出兩個事件： 事件1：thread_end線程結束事件、事件2：VM的death事件。 然後調用thread->exit(true)方法，接下來把線程從active list卸下，刪除線程等等一系列工作執行完成後，則通知正在等待的DestroyJavaVM線程執行卸載JVM操作。 |
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ContainerBackgroundProcessor線程 |
JBOSS |
它是一個守護線程,在jboss服務器在啓動的時候就初始化了,主要工作是定期去檢查有沒有Session過期.過期則清除. |
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Dispatcher-Thread-3 線程 |
Log4j |
Log4j具有異步打印日誌的功能，需要異步打印日誌的Appender都需要註冊到AsyncAppender對象裏面去，由AsyncAppender進行監聽，決定何時觸發日誌打印操作。AsyncAppender如果監聽到它管轄範圍內的Appender有打印日誌的操作，則給這個Appender生成一個相應的event，並將該event保存在一個buffuer區域內。 Dispatcher-Thread-3線程負責判斷這個event緩存區是否已經滿了，如果已經滿了，則將緩存區內的所有event分發到Appender容器裏面去，那些註冊上來的Appender收到自己的event後，則開始處理自己的日誌打印工作。Dispatcher-Thread-3線程是一個守護線程。 |
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Finalizer線程 |
JVM |
這個線程也是在main線程之後創建的，其優先級爲10，主要用於在垃圾收集前，調用對象的finalize()方法；關於Finalizer線程的幾點： 1)只有當開始一輪垃圾收集時，纔會開始調用finalize()方法；因此並不是所有對象的finalize()方法都會被執行； 2)該線程也是daemon線程，因此如果虛擬機中沒有其他非daemon線程，不管該線程有沒有執行完finalize()方法，JVM也會退出； 3) JVM在垃圾收集時會將失去引用的對象包裝成Finalizer對象（Reference的實現），並放入ReferenceQueue，由Finalizer線程來處理；最後將該Finalizer對象的引用置爲null，由垃圾收集器來回收； 4) JVM爲什麼要單獨用一個線程來執行finalize()方法呢？如果JVM的垃圾收集線程自己來做，很有可能由於在finalize()方法中誤操作導致GC線程停止或不可控，這對GC線程來說是一種災難； |
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Gang worker#0 |
JVM |
JVM用於做新生代垃圾回收（monir gc）的一個線程。#號後面是線程編號，例如：Gang worker#1 |
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GC Daemon |
JVM |
GC Daemon線程是JVM爲RMI提供遠程分佈式GC使用的，GC Daemon線程裏面會主動調用System.gc()方法，對服務器進行Full GC。其初衷是當RMI服務器返回一個對象到其客戶機（遠程方法的調用方）時，其跟蹤遠程對象在客戶機中的使用。當再沒有更多的對客戶機上遠程對象的引用時，或者如果引用的“租借”過期並且沒有更新，服務器將垃圾回收遠程對象。 不過，我們現在jvm啓動參數都加上了-XX:+DisableExplicitGC配置，所以，這個線程只有打醬油的份了。 |
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IdleRemover |
JBOSS |
Jboss連接池有一個最小值，該線程每過一段時間都會被Jboss喚起，用於檢查和銷燬連接池中空閒和無效的連接，直到剩餘的連接數小於等於它的最小值。 |
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Java2D Disposer |
JVM |
這個線程主要服務於awt的各個組件。說起該線程的主要工作職責前，需要先介紹一下Disposer類是幹嘛的。Disposer提供一個addRecord方法。如果你想在一個對象被銷燬前再做一些善後工作，那麼，你可以調用Disposer#addRecord方法，將這個對象和一個自定義的DisposerRecord接口實現類，一起傳入進去，進行註冊。 Disposer類會喚起“Java2D Disposer”線程，該線程會掃描已註冊的這些對象是否要被回收了，如果是，則調用該對象對應的DisposerRecord實現類裏面的dispose方法。 Disposer實際上不限於在awt應用場景，只是awt裏面的很多組件需要訪問很多操作系統資源，所以，這些組件在被回收時，需要先釋放這些資源。 |
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InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread |
Quartz |
InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread是Quartz的主線程，它主要負責實時的獲取下一個時間點要觸發的觸發器，然後執行觸發器相關聯的作業。 原理大致如下： Spring和Quartz結合使用的場景下，Spring IOC容器初始化時會創建並初始化Quartz線程池（TreadPool），並啓動它。剛啓動時線程池中每個線程都處於等待狀態，等待外界給他分配Runnable（持有作業對象的線程）。 繼而接着初始化並啓動Quartz的主線程（InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread），該線程自啓動後就會處於等待狀態。等待外界給出工作信號之後，該主線程的run方法才實質上開始工作。run中會獲取JobStore中下一次要觸發的作業，拿到之後會一直等待到該作業的真正觸發時間，然後將該作業包裝成一個JobRunShell對象（該對象實現了Runnable接口，其實看是上面TreadPool中等待外界分配給他的Runnable），然後將剛創建的JobRunShell交給線程池，由線程池負責執行作業。 線程池收到Runnable後，從線程池一個線程啓動Runnable，反射調用JobRunShell中的run方法，run方法執行完成之後，TreadPool將該線程回收至空閒線程中。 |
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InsttoolCacheScheduler_Worker-2 |
Quartz |
InsttoolCacheScheduler_Worker-2線程就是ThreadPool線程的一個簡單實現，它主要負責分配線程資源去執行 InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread線程交給它的調度任務（也就是JobRunShell）。 |
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JBossLifeThread |
Jboss |
Jboss主線程啓動成功，應用程序部署完畢之後將JBossLifeThread線程實例化並且start，JBossLifeThread線程啓動成功之後就處於等待狀態，以保持Jboss Java進程處於存活中。 所得比較通俗一點，就是Jboss啓動流程執行完畢之後，爲什麼沒有結束？就是因爲有這個線程hold主了它。牛b吧～～ |
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JBoss System Threads(1)-1 |
Jboss |
該線程是一個socket服務，默認端口號爲：1099。主要用於接收外部naming service（Jboss JNDI）請求。 |
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JCA PoolFiller |
Jboss |
該線程主要爲JBoss內部提供連接池的託管。 簡單介紹一下工作原理： Jboss內部凡是有遠程連接需求的類，都需要實現ManagedConnectionFactory接口，例如需要做JDBC連接的 XAManagedConnectionFactory對象，就實現了該接口。然後將XAManagedConnectionFactory對象，還有其它信息一起包裝到InternalManagedConnectionPool對象裏面，接着將InternalManagedConnectionPool交給PoolFiller對象裏面的列隊進行管理。 JCA PoolFiller線程會定期判斷列隊內是否有需要創建和管理的InternalManagedConnectionPool對象，如果有的話，則調用該對象的fillToMin方法，觸發它去創建相應的遠程連接，並且將這個連接維護到它相應的連接池裏面去。 |
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JDWP Event Helper Thread |
JVM |
JDWP是通訊交互協議，它定義了調試器和被調試程序之間傳遞信息的格式。它詳細完整地定義了請求命令、迴應數據和錯誤代碼，保證了前端和後端的JVMTI和JDI的通信通暢。 該線程主要負責將JDI事件映射成JVMTI信號，以達到調試過程中操作JVM的目的。
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JDWP Transport Listener: dt_socket |
JVM |
該線程是一個Java Debugger的監聽器線程，負責受理客戶端的debug請求。通常我們習慣將它的監聽端口設置爲8787。 |
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Low Memory Detector |
JVM |
這個線程是負責對可使用內存進行檢測，如果發現可用內存低，分配新的內存空間。 |
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process reaper |
JVM |
該線程負責去執行一個OS命令行的操作。 |
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Reference Handler |
JVM |
JVM在創建main線程後就創建Reference Handler線程，其優先級最高，爲10，它主要用於處理引用對象本身（軟引用、弱引用、虛引用）的垃圾回收問題。 |
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Surrogate Locker Thread (CMS) |
JVM |
這個線程主要用於配合CMS垃圾回收器使用，它是一個守護線程，其主要負責處理GC過程中，Java層的Reference（指軟引用、弱引用等等）與jvm內部層面的對象狀態同步。這裏對它們的實現稍微做一下介紹：這裏拿WeakHashMap做例子，將一些關鍵點先列出來（我們後面會將這些關鍵點全部串起來）： 1. 我們知道HashMap用Entry[]數組來存儲數據的，WeakHashMap也不例外,內部有一個Entry[]數組。 2. WeakHashMap的Entry比較特殊，它的繼承體系結構爲Entry->WeakReference->Reference。 3. Reference裏面有一個全局鎖對象：Lock，它也被稱爲pending_lock. 注意：它是靜態對象。 4. Reference 裏面有一個靜態變量：pending。 5. Reference 裏面有一個靜態內部類：ReferenceHandler的線程，它在static塊裏面被初始化並且啓動，啓動完成後處於wait狀態，它在一個Lock同步鎖模塊中等待。 6. 另外，WeakHashMap裏面還實例化了一個ReferenceQueue列隊，這個列隊的作用，後面會提到。 7. 上面關鍵點就介紹完畢了，下面我們把他們串起來。 假設，WeakHashMap對象裏面已經保存了很多對象的引用。JVM在進行CMS GC的時候，會創建一個ConcurrentMarkSweepThread（簡稱CMST）線程去進行GC，ConcurrentMarkSweepThread線程被創建的同時會創建一個SurrogateLockerThread（簡稱SLT）線程並且啓動它，SLT啓動之後，處於等待階段。CMST開始GC時，會發一個消息給SLT讓它去獲取Java層Reference對象的全局鎖：Lock。直到CMS GC完畢之後，JVM會將WeakHashMap中所有被回收的對象所屬的WeakReference容器對象放入到Reference的pending屬性當中（每次GC完畢之後，pending屬性基本上都不會爲null了），然後通知SLT釋放並且notify全局鎖:Lock。此時激活了ReferenceHandler線程的run方法，使其脫離wait狀態，開始工作了。ReferenceHandler這個線程會將pending中的所有WeakReference對象都移動到它們各自的列隊當中，比如當前這個WeakReference屬於某個WeakHashMap對象，那麼它就會被放入相應的ReferenceQueue列隊裏面（該列隊是鏈表結構）。當我們下次從WeakHashMap對象裏面get、put數據或者調用size方法的時候，WeakHashMap就會將ReferenceQueue列隊中的WeakReference依依poll出來去和Entry[]數據做比較，如果發現相同的，則說明這個Entry所保存的對象已經被GC掉了，那麼將Entry[]內的Entry對象剔除掉。 |
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taskObjectTimerFactory |
JVM |
顧名思義，該線程就是用來執行任務的。當我們把一個認爲交給Timer對象，並且告訴它執行時間，週期時間後，Timer就會將該任務放入任務列隊，並且通知taskObjectTimerFactory線程去處理任務，taskObjectTimerFactory線程會將狀態爲取消的任務從任務列隊中移除，如果任務是非重複執行類型的，則在執行完該任務後，將它從任務列隊中移除，如果該任務是需要重複執行的，則計算出它下一次執行的時間點。 |
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VM Periodic Task Thread |
JVM |
該線程是JVM週期性任務調度的線程，它由WatcherThread創建，是一個單例對象。該線程在JVM內使用得比較頻繁，比如：定期的內存監控、JVM運行狀況監控，還有我們經常需要去執行一些jstat這類命令查看gc的情況，如下： jstat -gcutil 23483 250 7 這個命令告訴jvm在控制檯打印PID爲：23483的gc情況，間隔250毫秒打印一次，一共打印7次。 |
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VM Thread |
JVM |
這個線程就比較牛b了，是jvm裏面的線程母體，根據hotspot源碼（vmThread.hpp）裏面的註釋，它是一個單例的對象（最原始的線程）會產生或觸發所有其他的線程，這個單個的VM線程是會被其他線程所使用來做一些VM操作（如，清掃垃圾等）。 在 VMThread的結構體裏有一個VMOperationQueue列隊，所有的VM線程操作(vm_operation)都會被保存到這個列隊當中，VMThread本身就是一個線程，它的線程負責執行一個自輪詢的loop函數(具體可以參考：VMThread.cpp裏面的void VMThread::loop())，該loop函數從VMOperationQueue列隊中按照優先級取出當前需要執行的操作對象(VM_Operation)，並且調用VM_Operation->evaluate函數去執行該操作類型本身的業務邏輯。 ps：VM操作類型被定義在vm_operations.hpp文件內，列舉幾個：ThreadStop、ThreadDump、PrintThreads、GenCollectFull、GenCollectFullConcurrent、CMS_Initial_Mark、CMS_Final_Remark…..有興趣的同學，可以自己去查看源文件。 |
還有一些線程，下次有時間再整理吧，希望對大家有幫助。