jstack堆栈日志分析

参照文章来源:

https://www.cnblogs.com/aligege/p/7550478.html
http://blog.csdn.net/zhangzhaokun/article/details/6395557
http://www.cnblogs.com/zhengyun_ustc/archive/2013/03/18/tda.html
http://www.cnblogs.com/zhengyun_ustc/archive/2013/01/06/dumpanalysis.html

一 线程状态

关于线程状态的描述推荐书籍

深入理解Java虚拟机 第12章 Java内存模型与线程 12.4.3 状态转换

章节描述.

二、线程的entry sets 和 wait sets

有关Java的线程锁与entry set和wait set的关系，抑或是说这个图包含了Java线程的奥秘，不懂这个图或者是没有见过这个图的话，只能说明对于Java的线程锁还是一知半解的。

（1）所有期待获得锁的线程，在锁已经被其它线程拥有的时候，这些期待获得锁的线程就进入了Object Lock的entry set区域。

（2）所有曾经获得过锁，但是由于其它必要条件不满足而需要wait的时候，线程就进入了Object Lock的wait set区域 。

（3）在wait set区域的线程获得Notify/notifyAll通知的时候，随机的一个Thread（Notify）或者是全部的Thread（NotifyALL）从Object Lock的wait set区域进入了entry set中。

（4）在当前拥有锁的线程释放掉锁的时候，处于该Object Lock的entryset区域的线程都会抢占该锁，但是只能有任意的一个Thread能取得该锁，而其他线程依然在entry set中等待下次来抢占到锁之后再执行。

三、实例分析

jstack Dump 日志文件中的线程状态, dump 文件里，值得关注的线程状态有：

1. 死锁，Deadlock（重点关注）
2. 执行中，Runnable
3. 等待资源，Waiting on condition（重点关注）
4. 等待获取监视器，Waiting on monitor entry（重点关注）
5. 暂停，Suspended
6. 对象等待中，Object.wait() 或 TIMED_WAITING
7. 阻塞，Blocked（重点关注）
8. 停止，Parked

下面我们先从第一个例子开始分析，然后再列出不同线程状态的含义以及注意事项，最后再补充两个实例。

综合示范一：Waiting to lock 和 Blocked

"RMI TCP Connection(267865)-172.16.5.25" daemon prio=10 tid=0x00007fd508371000 nid=0x55ae waiting for monitor entry [0x00007fd4f8684000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at org.apache.log4j.Category.callAppenders(Category.java:201)
- waiting to lock <0x00000000acf4d0c0> (a org.apache.log4j.Logger)
at org.apache.log4j.Category.forcedLog(Category.java:388)
at org.apache.log4j.Category.log(Category.java:853)
at org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger.warn(Log4JLogger.java:234)
at com.tuan.core.common.lang.cache.remote.SpyMemcachedClient.get(SpyMemcachedClient.java:110)
……

1. 线程状态是 Blocked，阻塞状态。说明线程等待资源超时！
2. “ waiting to lock <0x00000000acf4d0c0>”指，线程在等待给这个 0x00000000acf4d0c0 地址上锁（英文可描述为：trying to obtain 0x00000000acf4d0c0 lock）。
3. 在 dump 日志里查找字符串 0x00000000acf4d0c0，发现有大量线程都在等待给这个地址上锁。如果能在日志里找到谁获得了这个锁（如locked < 0x00000000acf4d0c0 >），就可以顺藤摸瓜了。
4. “waiting for monitor entry”说明此线程通过 synchronized(obj) {……} 申请进入了临界区，从而进入了下图1中的“Entry Set”队列，但该 obj 对应的 monitor 被其他线程拥有，所以本线程在 Entry Set 队列中等待。
5. 第一行里，"RMI TCP Connection(267865)-172.16.5.25"是 Thread Name 。tid指Java Thread id。nid指native线程的id。prio是线程优先级。[0x00007fd4f8684000]是线程栈起始地址。

Dump文件中的线程状态含义及注意事项

1. Deadlock：死锁线程，一般指多个线程调用间，进入相互资源占用，导致一直等待无法释放的情况。

2. Runnable：一般指该线程正在执行状态中，该线程占用了资源，正在处理某个请求，有可能正在传递SQL到数据库执行，有可能在对某个文件操作，有可能进行数据类型等转换。

3. Blocked：线程阻塞，是指当前线程执行过程中，所需要的资源长时间等待却一直未能获取到，被容器的线程管理器标识为阻塞状态，可以理解为等待资源超时的线程。

4. Waiting on condition：等待资源，或等待某个条件的发生。具体原因需结合 stacktrace来分析。

   (1) :如果堆栈信息明确是应用代码，则证明该线程正在等待资源。一般是大量读取某资源，且该资源采用了资源锁的情况下，线程进入等待状态，等待资源的读取。
   (2): 又或者，正在等待其他线程的执行等。
   (3): 如果发现有大量的线程都在处在 Wait on condition，从线程 stack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。

   i:一种情况是网络非常忙，几乎消耗了所有的带宽，仍然有大量数据等待网络读写
   ii:另一种情况也可能是网络空闲，但由于路由等问题，导致包无法正常的到达。
   

   (4): 另外一种出现 Wait on condition的常见情况是该线程在 sleep，等待 sleep的时间到了时候，将被唤醒。

5. Waiting for monitor entry 和 in Object.wait()：Monitor是 Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段，它可以看成是对象或者 Class的锁。每一个对象都有，也仅有一个 monitor。从下图1中可以看出，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()”。

综合示范二：Waiting on condition 和 TIMED_WAITING

"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)
 1. 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)

1. “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。
2. “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。
3. 别的就看不出来了。

综合示范三：in Obejct.wait() 和 TIMED_WAITING

"RMI RenewClean-[172.16.5.19:28475]" daemon prio=10 tid=0x0000000041428800 nid=0xb09 in Object.wait() [0x00007f34f4bd0000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
 1. waiting on <0x00000000aa672478> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:118)
 2. locked <0x00000000aa672478> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at sun.rmi.transport.DGCClient$EndpointEntry$RenewCleanThread.run(DGCClient.java:516)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

1. “TIMED_WAITING (on object monitor)”，对于本例而言，是因为本线程调用了 java.lang.Object.wait(long timeout) 而进入等待状态。
2. “Wait Set”中等待的线程状态就是“ in Object.wait() ”。当线程获得了 Monitor，进入了临界区之后，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。只有当别的线程在该对象上调用了 notify() 或者 notifyAll() ，“ Wait Set”队列中线程才得到机会去竞争，但是只有一个线程获得对象的 Monitor，恢复到运行态。
3. RMI RenewClean 是 DGCClient 的一部分。DGC 指的是 Distributed GC，即分布式垃圾回收。
4. 请注意，是先 locked <0x00000000aa672478>，后 waiting on <0x00000000aa672478>，之所以先锁再等同一个对象，请看下面它的代码实现：

static private class  Lock { };
private Lock lock = new Lock();
public Reference remove(long timeout)
{
    synchronized (lock) {
        Reference r = reallyPoll();
        if (r != null) return r;
        for (;;) {
            lock.wait(timeout);
            r = reallyPoll();
            ……
       }
}

即，线程的执行中，先用 synchronized 获得了这个对象的 Monitor（对应于 locked <0x00000000aa672478> ）；当执行到 lock.wait(timeout);，线程就放弃了 Monitor 的所有权，进入“Wait Set”队列（对应于 waiting on <0x00000000aa672478> ）。

5. 从堆栈信息看，是正在清理 remote references to remote objects ，引用的租约到了，分布式垃圾回收在逐一清理呢。