如何使用jstack分析線程狀態

背景

記得前段時間，同事說他們測試環境的服務器cpu使用率一直處於100%，本地又沒有什麼接口調用，爲什麼會這樣？cpu使用率居高不下，自然是有某些線程一直佔用着cpu資源，那又如何查看佔用cpu較高的線程？

 

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

public class GGTest {

    public static Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
    public static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        Task task1 = new Task();
        Task task2 = new Task();

        executor.execute(task1);
        executor.execute(task2);
    }

    static class Task implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                calculate();
            }
        }

        public void calculate(){
            int i=0;
            while (true){
                i++;
            }
        }

    }

}

當然一個正常的程序員不會寫出上述代碼，這裏只是爲了讓一個線程佔用較高的cpu資源。

top命令

在linux環境下，可以通過top命令查看各個進程的cpu使用情況，默認按cpu使用率排序

1、上圖中可以看出pid爲23344的java進程佔用了較多的cpu資源；
2、通過top -Hp 23344可以查看該進程下各個線程的cpu使用情況；

 

上圖中可以看出pid爲25077的線程佔了較多的cpu資源，利用jstack命令可以繼續查看該線程當前的堆棧狀態。

jstack命令

通過top命令定位到cpu佔用率較高的線程之後，繼續使用jstack pid命令查看當前java進程的堆棧狀態

 

jstack命令生成的thread dump信息包含了JVM中所有存活的線程，爲了分析指定線程，必須找出對應線程的調用棧，應該如何找？

在top命令中，已經獲取到了佔用cpu資源較高的線程pid，將該pid轉成16進制的值，在thread dump中每個線程都有一個nid，找到對應的nid即可；隔段時間再執行一次stack命令獲取thread dump，區分兩份dump是否有差別，在nid=0x246c的線程調用棧中，發現該線程一直在執行JstackCase類第33行的calculate方法，得到這個信息，就可以檢查對應的代碼是否有問題。

通過thread dump分析線程狀態

除了上述的分析，大多數情況下會基於thead dump分析當前各個線程的運行情況，如是否存在死鎖、是否存在一個線程長時間持有鎖不放等等。

在dump中，線程一般存在如下幾種狀態：
1、RUNNABLE，線程處於執行中
2、BLOCKED，線程被阻塞
3、WAITING，線程正在等待

實例1：多線程競爭synchronized鎖

 

很明顯：線程1獲取到鎖，處於RUNNABLE狀態，線程2處於BLOCK狀態
1、locked <0x000000076bf62208>說明線程1對地址爲0x000000076bf62208對象進行了加鎖；
2、waiting to lock <0x000000076bf62208> 說明線程2在等待地址爲0x000000076bf62208對象上的鎖；
3、waiting for monitor entry [0x000000001e21f000]說明線程1是通過synchronized關鍵字進入了監視器的臨界區，並處於"Entry Set"隊列，等待monitor，具體實現可以參考深入分析synchronized的JVM實現；

實例2：通過wait掛起線程

static class Task implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock) {
            try {
                lock.wait();
                //TimeUnit.SECONDS.sleep(100000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

dump結果

 

線程1和2都處於WAITING狀態
1、線程1和2都是先locked <0x000000076bf62500>，再waiting on <0x000000076bf62500>，之所以先鎖再等同一個對象，是因爲wait方法需要先通過synchronized獲得該地址對象的monitor；
2、waiting on <0x000000076bf62500>說明線程執行了wait方法之後，釋放了monitor，進入到"Wait Set"隊列，等待其它線程執行地址爲0x000000076bf62500對象的notify方法，並喚醒自己，具體實現可以參考深入分析Object.wait/notify實現機制；