如何使用 jstack 分析线程状态

背景

记得前段时间,同事说他们测试环境的服务器 cpu 使用率一直处于 100%,本地又没有什么接口调用,为什么会这样?cpu 使用率居高不下,自然是有某些线程一直占用着 cpu 资源,那又如何查看占用 cpu 较高的线程?


当然一个正常的程序员不会写出上述代码,这里只是为了让一个线程占用较高的 cpu 资源

top 命令

在 linux 环境下,可以通过top命令查看各个进程的 cpu 使用情况,默认按 cpu 使用率排序

1、上图中可以看出 pid 为 23344 的 java 进程占用了较多的 cpu 资源;
2、通过top -Hp 23344可以查看该进程下各个线程的 cpu 使用情况;

上图中可以看出 pid 为 25077 的线程占了较多的 cpu 资源,利用 jstack 命令可以继续查看该线程当前的堆栈状态。

jstack 命令

通过 top 命令定位到 cpu 占用率较高的线程之后,继续使用jstack pid命令查看当前 java 进程的堆栈状态

jstack 命令生成的 thread dump 信息包含了 JVM 中所有存活的线程,为了分析指定线程,必须找出对应线程的调用栈,应该如何找?
在 top 命令中,已经获取到了占用 cpu 资源较高的线程 pid,将该 pid 转成 16 进制的值,在 thread dump 中每个线程都有一个 nid,找到对应的 nid 即可;隔段时间再执行一次 stack 命令获取 thread dump,区分两份 dump 是否有差别,在 nid=0x246c 的线程调用栈中,发现该线程一直在执行 JstackCase 类第 33 行的 calculate 方法,得到这个信息,就可以检查对应的代码是否有问题。

通过 thread dump 分析线程状态

除了上述的分析,大多数情况下会基于 thead dump 分析当前各个线程的运行情况,如是否存在死锁、是否存在一个线程长时间持有锁不放等等。
在 dump 中,线程一般存在如下几种状态:
1、RUNNABLE,线程处于执行中
2、BLOCKED,线程被阻塞
3、WAITING,线程正在等待

实例 1:多线程竞争 synchronized 锁


很明显:线程 1 获取到锁,处于 RUNNABLE 状态,线程 2 处于 BLOCK 状态
1、locked <0x000000076bf62208>说明线程 1 对地址为 0x000000076bf62208 对象进行了加锁;
2、waiting to lock <0x000000076bf62208> 说明线程 2 在等待地址为 0x000000076bf62208 对象上的锁;
3、waiting for monitor entry [0x000000001e21f000]说明线程 1 是通过 synchronized 关键字进入了监视器的临界区,并处于”Entry Set” 队列,等待 monitor

实例 2:通过 wait 挂起线程

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

dump 结果:

线程 1 和 2 都处于 WAITING 状态
1、线程 1 和 2 都是先locked <0x000000076bf62500>,再waiting on <0x000000076bf62500>,之所以先锁再等同一个对象,是因为 wait 方法需要先通过 synchronized 获得该地址对象的 monitor;
2、waiting on <0x000000076bf62500>说明线程执行了 wait 方法之后,释放了 monitor,进入到”Wait Set” 队列,等待其它线程执行地址为 0x000000076bf62500 对象的 notify 方法,并唤醒自己