确诊 Java 运用的过程中, 咱们经常要去看线程的相关信息. 比方当时 JVM 有多少线程, 从发动到现在已经创立过多少线程, 线程的 CPU 运用率, 线程是不是产生了死锁, CPU 运用率过高是哪些代码导致的. 这要求咱们对 Java 的线程必须有一定的了解, 才能比较有针对性的剖析这些问题. 下面咱们就从剖析 Thread dump 开始介绍 Thread 相关的信息.

怎么检查当时Java运用线程的信息

最快速的办法便是取得当时运用的 Thread dump, 然后运用文本的办法检查. 比方:

$ jps
49048 Jps
3499 Pycharm
$ jcmd 3499 Thread.print > /tmp/thread.txt
$ cat /tmp/thread.txt

上面的比方中, 咱们先是运用 jps 检查当时的用户的 Java 进程, 然后咱们运用 jcmd <pid> Thread.print 指令来输出 Thread dump. 默许状况下, 这个指令会打印到当时控制台, 咱们重定向到一个本地文件. 然后运用 cat 指令来检查具体的线程内容(假如你是桌面形式, 能够运用任何文本编辑器检查).

咱们把整个 Thread dump 的信息, 分红3部分来别离解说:

头部 JVM 及线程 Summary 部分
常规线程具体信息部分
尾部特殊线程及其它部分

Thread dump 头部 JVM 及线程ID列表

在最开始部分, 咱们看到相似下面的信息:

3499:
2023-04-01 08:41:33
Full thread dump OpenJDK 64-Bit Server VM (17.0.5+1-b653.25 mixed mode):
Threads class SMR info:
_java_thread_list=0x000060000b029f00, length=113, elements={
0x00007fc18981e800, 0x00007fc18a01ee00, 0x00007fc18a01cc00, 0x00007fc18a8bea00,
				... ...
0x00007fc1878f0200, 0x00007fc1410d6600, 0x00007fc18a489600, 0x00007fc131aefa00,
0x00007fc131ad4a00
}

榜首行是当时进程的进程号(pid), 第二行是产生 Thread dump的体系时间, 第三行首要是JDK的信息, 然后是一切线程的线程ID(tid)的列表,以及线程的数量(113). 上面SMR是 Safe Memory Reclamation 的缩写. 这部分信息通常状况下价值不大, 大部分有用的信息都在线程具体内容部分.

Thread dump 常规线程具体信息

接下来便是每个线程的具体元数据部分和线程栈部分. 咱们拿其中一个比方来阐明:

"pool-4-thread-1" #191 prio=5 os_prio=31 cpu=4012.76ms elapsed=313903.17s allocated=1229K defined_classes=23 tid=0x00007fc1898a8000 nid=0x23757 in Object.wait()  [0x000070000a4d5000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(java.base@17.0.5/Native Method)
	- waiting on <no object reference available>
	at java.io.PipedInputStream.read(java.base@17.0.5/PipedInputStream.java:326)
	- eliminated <0x0000000782139b00> (a java.io.PipedInputStream)
	at java.io.PipedInputStream.read(java.base@17.0.5/PipedInputStream.java:377)
	- locked <0x0000000782139b00> (a java.io.PipedInputStream)
	at com.jetbrains.python.console.transport.TCumulativeTransport.read(TCumulativeTransport.kt:46)
	at com.jetbrains.python.console.transport.server.TNettyServerTransport$TNettyTransport.readAll(TNettyServerTransport.kt:243)
	at org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol.readAll(TBinaryProtocol.java:455)
	at org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol.readI32(TBinaryProtocol.java:354)
	at org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol.readMessageBegin(TBinaryProtocol.java:243)
	at org.apache.thrift.TBaseProcessor.process(TBaseProcessor.java:27)
	at org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer$WorkerProcess.run(TThreadPoolServer.java:313)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(java.base@17.0.5/ThreadPoolExecutor.java:1136)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(java.base@17.0.5/ThreadPoolExecutor.java:635)
	at java.lang.Thread.run(java.base@17.0.5/Thread.java:833)
   Locked ownable synchronizers:
	- <0x0000000782139ef8> (a java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker)

榜首行是当时线程的元数据信息, 包含许多有用的信息, 咱们逐一来解释一下:

"pool-4-thread-1": 是当时线程的名字
#192: 表明这是运用发动后创立的第192个线程, 咱们能够看到这个数字在咱们的 Thread dump 从上到下是顺序添加的, 假如你发现中间某个数字没有, 阐明那个线程已经死亡了.
prio=5: 这是线程的优先级. Java 线程优先级是1~10, 默许是5.
os_prio=31: 这是当时线程在操作体系层面的优先级, 这儿是31.
cpu=4012.76ms: 表明当时线程从开始运转到生成Thread dump 时共运用了4012.76ms CPU 时间.
elapsed=313903.17s: 表明当时线程已经存活了313903.17s秒.
allocated=1229K: 表明当时线程共分配了1229K的内存.
defined_classes=23: 表明当时线程共新定义了23个新类.
tid=0x00007fc1898a8000: 当时线程的ID, 和榜首部分的线程ID对应.
nid=0x23757: 当时线程在操作体系层面的ID(在Linux里,线程是一个轻量级的进程(LWP)).
in Object.wait(): 表明当时线程最终运转在 Obect 类的 wait() 办法里面.
[0x000070000a4d5000]: 最终的栈指针(SP)地址, 一般确诊顶用不到这个信息.

第二行告知咱们当时线程的状况: TIMED_WAITING, 而且是等着目标的 monitor 上.

接着是线程的栈信息, 以 at 最初的行告知咱们当时栈帧履行的类和办法, 括号里面的内容告知咱们这个类的源文件名及当时在履行的行号, 假如前面有 /, 斜线前面表明代码归于的模块及版本.

另外有些行是以 - 最初的, 比方下面的每一行的栈帧都跟着一行以 - 最初的一行:

	at java.lang.Object.wait(java.base@17.0.5/Native Method)
	- waiting on <no object reference available>
	at java.io.PipedInputStream.read(java.base@17.0.5/PipedInputStream.java:326)
	- eliminated <0x0000000782139b00> (a java.io.PipedInputStream)
	at java.io.PipedInputStream.read(java.base@17.0.5/PipedInputStream.java:377)
	- locked <0x0000000782139b00> (a java.io.PipedInputStream)

首要, 咱们最下面2行看起, 第5行表明在履行 PipedInputStream 的 377 行的 read()办法的时分, 当时线程取得了一把锁, 这把锁是归于一个 java.io.PipedInputStream 目标的. 下面是截取的 JDK 这个版本的 PipedInputStream 类的377 行邻近的源代码:

能够看到, 这个办法是一个 synchronized 办法, 要履行到377行, 必须先取得当时目标的锁.

然后咱们看第3, 4 行, 它表明在履行PipedInputStream 的326 行的 read() 办法的时分, 当时线程临时开释(eliminated) 了上层栈帧(第5行)取得的那把锁, 依据锁的ID能够看出锁是同一把.

然后咱们看326行邻近的源代码:

进入这个办法也需要取得当时目标的锁, 但是上层栈帧已经取得了这个锁, 所以这次能够直接进入这个办法. 然后在326行, 当时线程调用当时目标的 wait() 办法, 而且给了1000ms 的参数, 意思是: 当时线程要临时抛弃具有这个锁, 而且参加这个锁的wait行列. 在这个wait行列里, 假如没被 notify(), notifyAll() 提早唤醒进入等候行列, 那么至多等候1000ms, 就能够进入这个锁的block行列(关于 syncronized 锁, wait(), notify(), notifyAll() 办法以及 block行列和 wait 行列, 请查询相关信息), 然后就能够竞争再次取得这个锁.

进入 wait() 办法之后, 就进入了非Java写的 native code, 拿不到目标的地址, 所以这儿尽管显现等着, 但是没有目标的引证能够给咱们看.

最终, 每个线程尾部, 都有一段是关于Locked ownable synchronizers的部分. 有的线程具有这种一个或多个同步器, 有的没有(none), 假如有就显现在这儿.

   Locked ownable synchronizers:
	- <0x0000000782139ef8> (a java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker)

在 Java 里面但凡运用 java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer 或其子类完成同步功能的同步器, 而且被某个线程取得这个同步器锁的, 这个同步器就会显现在这段 Locked ownable synchronizers 里面. Java 里面的2个完成类别离是: ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock

在 Java 里面, 一个锁(lock)能够是一个内置的(built-in) monitor, 也能够是一个 ownable synchronizer, 也能够是一个与同步器关联的 java.util.concurrent.locks.Condition目标.

尾部特殊线程及其它

在整个 Thread dump 的最下面, 咱们能够看到一些信息十分简单的线程, 比方下面这种:

"VM Thread" os_prio=31 cpu=10486.47ms elapsed=314111.17s tid=0x00007fc188405460 nid=0x7c03 runnable
"GC Thread#0" os_prio=31 cpu=71683.40ms elapsed=314111.18s tid=0x00007fc188507c80 nid=0x4203 runnable  
"GC Thread#1" os_prio=31 cpu=71692.01ms elapsed=314110.89s tid=0x00007fc18800dd80 nid=0xe403 runnable  
"G1 Conc#0" os_prio=31 cpu=295753.03ms elapsed=314111.18s tid=0x00007fc188508ba0 nid=0x4403 runnable  
"G1 Conc#1" os_prio=31 cpu=295775.82ms elapsed=314110.87s tid=0x00007fc136f0aa20 nid=0x1050b runnable  
"VM Periodic Task Thread" os_prio=31 cpu=49667.04ms elapsed=314111.09s tid=0x00007fc188529b50 nid=0x6c03 waiting on condition

这种线程根本都是 JVM 自身的一些线程, 不去处理咱们写的业务逻辑, 首要用来维护 JVM 体系自身. 它的元数据跟咱们上面介绍的线程元数据相同, 信息更少, 由于许多都是 native 代码编写, 也没有Java 的栈帧信息.

最终, Java Native Interface(JNI)相关的一些信息. 比方:

JNI global refs: 2777, weak refs: 6388

死锁信息

假如在做 Thread dump 的时分, 有死锁的存在, Thread dump 里面最终面会标明线程死锁的相关信息, 比方:

Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-0":
  waiting to lock monitor 0x0000600003a000d0 (object 0x000000061f613348, a java.io.PrintStream),
  which is held by "Thread-1"
"Thread-1":
  waiting to lock monitor 0x0000600003a185b0 (object 0x000000061f54ddd8, a ch.qos.logback.core.rolling.SizeBasedTriggeringPolicy),
  which is held by "Thread-0"
Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-0":
	at java.io.PrintStream.write(java.base@17.0.2/PrintStream.java:696)
	- waiting to lock <0x000000061f613348> (a java.io.PrintStream)
	at java.io.PrintStream.print(java.base@17.0.2/PrintStream.java:877)
	   ... 省掉 ...
"Thread-1":
	at ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender.subAppend(RollingFileAppender.java:234)
	- waiting to lock <0x000000061f54ddd8> (a ch.qos.logback.core.rolling.SizeBasedTriggeringPolicy)
        ... 省掉 ...

咱们会在后续的文章中单独介绍死锁, 所以关于死锁的确诊, 产生的或许状况, 这儿就不介绍了.

怎么取得 Thread dump

上面具体介绍了 Thread dump 里面的一些信息, 那么有哪些办法能够取得线程这些信息呢?

jcmd

jcmd 是 JDK 自带的指令, 经过 jcmd <pid> Thread.print 就能够得到

jstack

jstack 也是 JDK 自带的指令, 经过 jstack -l -e <pid> 也能够取得

其它办法检查线程的信息

jconsole

jconsole 是 JDK 自带的一个桌面工具, 它和 jcmd/jstack 相同, 也在 JDK 的 bin 目录下, 连接上对应的JVM 之后, 它就能够检查线程的相关信息, 还能够检测死锁.

编程办法获取线程信息

经过运用 ThreadMXBean 接口, 能比较容易的在代码中取得Java 线程的相关信息, 大家能够尝试运用如下代码:

public static void main(String[] args) {
    ThreadInfo[] threadInfos = ManagementFactory.getThreadMXBean()
        .dumpAllThreads(true, true);
    Arrays.stream(threadInfos).forEach(System.out::println);
}

监控 JVM Thread 的一些目标

监控 Java 运用线程的相关目标对于咱们观察运用的健康状况很重要, 那么有哪些跟线程相关的目标呢?

当时活泼的线程数目以及从发动到现在的一切创立的线程数目;
按照线程的状况(blocked, running, waiting, timed_waiting)来分类的活泼线程数目;
按照线程是不是 daemon 线程的来分类;
死锁线程的数目;

prometheus 的官方 git 下有个 client_java repo, 专门针对 hotspot JVM 线程的目标: github.com/prometheus/…

Java Thread Dump 分析

怎么检查当时Java运用线程的信息

Thread dump 头部 JVM 及线程ID列表

Thread dump 常规线程具体信息

尾部特殊线程及其它

死锁信息

怎么取得 Thread dump

jcmd

jstack

其它办法检查线程的信息

jconsole

编程办法获取线程信息

监控 JVM Thread 的一些目标

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其它办法检查线程的信息

jconsole

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