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虚拟机stack全分析
阅读量：5902 次
发布时间：2019-06-19

本文共 13510 字，大约阅读时间需要 45 分钟。

通过jps -lv 获取到本地的一个JVM实例进程。再通过jstack pid  > thread.txt ，把stack trace输出到thread.txt文件中。

2012-08-28 23:16:39

 

 

Java代码  
  1. 2012-08-28 23:16:39  
  2. Full thread dump OpenJDK Client VM (19.0-b09 mixed mode, sharing):  
  3.   
  4. "Attach Listener" daemon prio=10 tid=0xb3da5400 nid=0x13ea waiting on condition [0x00000000]  
  5.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  6.   
  7. "Worker-15" prio=10 tid=0x09b7b400 nid=0x12f2 in Object.wait() [0xb30f9000]  
  8.    java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)  
  9.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  10.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.sleep(WorkerPool.java:188)  
  11.     - locked <0x6e5f87c0> (a org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool)  
  12.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.startJob(WorkerPool.java:220)  
  13.     at org.eclipse.core.internal.jobs.Worker.run(Worker.java:50)  
  14.   
  15. "Worker-12" prio=10 tid=0x09910c00 nid=0x12a0 in Object.wait() [0xb4026000]  
  16.    java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)  
  17.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  18.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.sleep(WorkerPool.java:188)  
  19.     - locked <0x6e5f87c0> (a org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool)  
  20.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.startJob(WorkerPool.java:220)  
  21.     at org.eclipse.core.internal.jobs.Worker.run(Worker.java:50)  
  22.   
  23. .......省略  
  24.   
  25. "Low Memory Detector" daemon prio=10 tid=0x097eb000 nid=0xa9f runnable [0x00000000]  
  26.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  27.   
  28. "CompilerThread0" daemon prio=10 tid=0x097e9000 nid=0xa9e waiting on condition [0x00000000]  
  29.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  30.   
  31. "Signal Dispatcher" daemon prio=10 tid=0x097e7400 nid=0xa9d runnable [0x00000000]  
  32.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  33.   
  34. "Finalizer" daemon prio=10 tid=0x097e4000 nid=0xa9c in Object.wait() [0xb4dd1000]  
  35.    java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)  
  36.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  37.     at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:133)  
  38.     - locked <0x6e2e02f8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)  
  39.     at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:149)  
  40.     at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:177)  
  41.   
  42. "Reference Handler" daemon prio=10 tid=0x097df400 nid=0xa9b in Object.wait() [0xb4e22000]  
  43.    java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)  
  44.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  45.     at java.lang.Object.wait(Object.java:502)  
  46.     at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:133)  
  47.     - locked <0x6e2e0098> (a java.lang.ref.Reference$Lock)  
  48.   
  49. "main" prio=10 tid=0x097b0400 nid=0xa99 runnable [0xbf8b9000]  
  50.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  51.     at org.eclipse.swt.internal.gtk.OS.Call(Native Method)  
  52.     at org.eclipse.swt.widgets.Display.sleep(Display.java:4069)  
  53.     at org.eclipse.ui.application.WorkbenchAdvisor.eventLoopIdle(WorkbenchAdvisor.java:364)  
  54.     at org.eclipse.ui.internal.ide.application.IDEWorkbenchAdvisor.eventLoopIdle(IDEWorkbenchAdvisor.java:917)  
  55.     at org.eclipse.ui.internal.Workbench.runEventLoop(Workbench.java:2697)  
  56.     at org.eclipse.ui.internal.Workbench.runUI(Workbench.java:2660)  
  57.     at org.eclipse.ui.internal.Workbench.access$4(Workbench.java:2494)  
  58.     at org.eclipse.ui.internal.Workbench$7.run(Workbench.java:674)  
  59.     at org.eclipse.core.databinding.observable.Realm.runWithDefault(Realm.java:332)  
  60.     at org.eclipse.ui.internal.Workbench.createAndRunWorkbench(Workbench.java:667)  
  61.     at org.eclipse.ui.PlatformUI.createAndRunWorkbench(PlatformUI.java:149)  
  62.     at org.eclipse.ui.internal.ide.application.IDEApplication.start(IDEApplication.java:123)  
  63.     at org.eclipse.equinox.internal.app.EclipseAppHandle.run(EclipseAppHandle.java:196)  
  64.     at org.eclipse.core.runtime.internal.adaptor.EclipseAppLauncher.runApplication(EclipseAppLauncher.java:110)  
  65.     at org.eclipse.core.runtime.internal.adaptor.EclipseAppLauncher.start(EclipseAppLauncher.java:79)  
  66.     at org.eclipse.core.runtime.adaptor.EclipseStarter.run(EclipseStarter.java:344)  
  67.     at org.eclipse.core.runtime.adaptor.EclipseStarter.run(EclipseStarter.java:179)  
  68.     at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)  
  69.     at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)  
  70.     at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)  
  71.     at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:616)  
  72.     at org.eclipse.equinox.launcher.Main.invokeFramework(Main.java:622)  
  73.     at org.eclipse.equinox.launcher.Main.basicRun(Main.java:577)  
  74.     at org.eclipse.equinox.launcher.Main.run(Main.java:1410)  
  75.   
  76. "VM Thread" prio=10 tid=0x097dd800 nid=0xa9a runnable   
  77. "GC task thread#0 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x08726800 nid=0x1e30 runnable  
  78.   
  79. "GC task thread#1 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x08727c00 nid=0x1e31 runnable  
  80.   
  81. "VM Periodic Task Thread" prio=10 tid=0x097ed400 nid=0xaa0 waiting on condition   
  82.   
  83. JNI global references: 2131  

 

上面的stack trace一共可以拆解成5个部分。

第一部分: Full thread dump identifier

 

Java代码  
  1. 2012-08-28 23:16:39  
  2. Full thread dump OpenJDK Client VM (19.0-b09 mixed mode, sharing):  

 可以看到dump时间，虚拟机的信息。

 

第二部分: Java EE middleware, third party & custom application Threads

 

 

Java代码  
  1. "Worker-15" prio=10 tid=0x09b7b400 nid=0x12f2 in Object.wait() [0xb30f9000]    
  2.    java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)    
  3.     at java.lang.Object.wait(Native Method)    
  4.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.sleep(WorkerPool.java:188)    
  5.     - locked <0x6e5f87c0> (a org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool)    
  6.     at org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.startJob(WorkerPool.java:220)    
  7.     at org.eclipse.core.internal.jobs.Worker.run(Worker.java:50)  

 

 

 

此处是我们最为关心的地方，也是通过stack trace查找问题的地方,每个item的具体含义是

-Thread name: "Worker-15"

-线程优先级： prio=10

-java线程的identifier：tid=0x09b7b400

-native线程的identifier: nid=0x12f2

-线程的状态： in Object.wait()  java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)  

-线程栈起始地址：[0xb30f9000]  

 

 

Java线程和Native线程，也就是tid和nid的区别?

VM是加载并执行字节码的机器，这个处理不对应具体硬件，它完全由软件来实现。虚拟机并不是直接跑在宿主的cpu上，中间还隔着宿主的操作系统。

 

虚拟机的职责是：翻译字节码，把它翻译成一系列的动作（内存操作）和系统调用（比如输入输出）。举个例子：当在java里请求与某台远程机器建立socket连接时，java虚拟机本身是不能完成这一工作的（协议栈是在操作系统内实现的），所以它需要系统调用。要明白这个，还需要知道JRE和JVM的关系。JRE是JVM的环境，一个应用程序就是一个JVM实例。一个机器上一般同时只有一个JRE环境，但是可以同时有多个JVM实例。不同的操作系统和CPU架构有不同的JRE。JRE包含了最基本的类库，当然包括和操作系统打交道的Native库，比如windows下的dll文件，linux下的so文件。JVM实例解析字节码的成JVM中的指令集，再通过Native方法进行操作系统层面的系统调用。下面的图能比较清楚的说明问题。

 

 

JVM线程如何创建

当然是通过Native库的 native方法。JVM的线程最终是通过操作系统的线程来完成系统调用的。针对Java开发者来说，发号施令的是JVM 线程，具体干藏活累活的却是操作系统线程。不同操作系统上，JVM创建本地线程依赖的native库也不同。具体可参考下面的的文章。http://jackyhongvip.iteye.com/blog/1338610

 

JVM线程状态

 

状态有Runnable、Wait on condition、Waiting for monitor entry 和 in Object.wait()。

Runnable：不解释

Wait on condition:该状态出现在线程等待某个条件的发生。具体是什么原因，可以结合 stacktrace来分析。最常见的情况是线程在等待网络的读写。如果网络数据没准备好，线程就等待在那里。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。

Waiting for monitor entry 和 in Object.wait()：这两种情况在多线程的情况下经常出现。Java是通过Monitor来实现线程互斥和协作（有些把Monitor直译成锁，我认为不妥，不是还有Lock嘛）。具体Monitor的深入理解见 http://www.cnblogs.com/tomsheep/archive/2010/06/09/1754419.html

但是可以理解成Monitor是一个对象或者class所拥有的锁，每个对象和class有且仅有一个。见下图.

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”里面的线程都等待拿到Monitor，拿到了线程就成为了Runnable线程，否则就会一直处于处于 “waiting for monitor entry”。一段代码作为例子

 

 

Java代码  
  1. public class MyThread implements Runnable{    
  2.   
  3.      public void run() {    
  4.          synchronized(this) {    
  5.               for (int i = 0; i < 1; i--) {    
  6.                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synchronized loop " + i);    
  7.               }    
  8.          }    
  9.     }    
  10.     public static void main(String[] args) {    
  11.         MyThread t1 = new MyThread();    
  12.          Thread ta = new Thread(t1, "A");    
  13.          Thread tb = new Thread(t1, "B");    
  14.          ta.start();    
  15.          tb.start();    
  16.     }   
  17.   
  18. }  

 

 

大家一看就知道，B线程肯定是“千年老二“，永远拿不到Monitor了。

对应的stack:

 

Java代码  
  1. "B" prio=10 tid=0x0969a000 nid=0x11d6 waiting for monitor entry [0x8bb22000]  
  2.    java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)  
  3.     at org.marshal.MyThread.run(MyThread.java:7)  
  4.     - waiting to lock <0x94757078> (a org.marshal.MyThread)  
  5.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  
  6.   
  7. "A" prio=10 tid=0x09698800 nid=0x11d5 runnable [0x8bb73000]  
  8.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE  
  9.     at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)  
  10.     at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:297)  
  11.     at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:82)  
  12.     at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:140)  
  13.     - locked <0x947571b0> (a java.io.BufferedOutputStream)  
  14.     at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:449)  
  15.     - locked <0x94757190> (a java.io.PrintStream)  
  16.     at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:220)  
  17.     at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:290)  
  18.     at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:103)  
  19.     - locked <0x947572a0> (a java.io.OutputStreamWriter)  
  20.     at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185)  
  21.     at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:494)  
  22.     - locked <0x94757190> (a java.io.PrintStream)  
  23.     at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:636)  
  24.     at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:773)  
  25.     - locked <0x94757190> (a java.io.PrintStream)  
  26.     at org.marshal.MyThread.run(MyThread.java:8)  
  27.     - locked <0x94757078> (a org.marshal.MyThread)  
  28.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  

   <0x94757078> 就是两个线程争夺的Monitor。

 

在 “Wait Set”里面的线程都如饥似渴地等待拿到Monitor。他们是怎么进入到“Wait Set”的呢？当一个线程拿到了Monitor，但是在其他资源没有到位的情况下，调用同步锁对象（一般是synchronized()内的对象）的 wait() 方法，放弃了 Monitor，它就进入到了 “Wait Set”队列。只有当其他线程通过notify() 或者 notifyAll()，释放了同步锁后，这个线程才会有机会重新去竞争Monitor。在stack中，它表现的状态是in Object.wait()。修改上面的代码public class WaitThread implements Runnable{ 

Java代码  
  1. public void run() {    
  2.       synchronized(this) {   
  3.         try {  
  4.         this.wait();  
  5.     } catch (InterruptedException e) {  
  6.         // TODO Auto-generated catch block  
  7.         e.printStackTrace();  
  8.     }              
  9.       }    
  10.  }    
  11.  public static void main(String[] args) {    
  12.    WaitThread t1 = new WaitThread();    
  13.       Thread ta = new Thread(t1, "A");    
  14.       Thread tb = new Thread(t1, "B");    
  15.       ta.start();    
  16.       tb.start();            
  17.  }   

 对应的stack:

 

Java代码  
  1. "B" prio=10 tid=0x08173000 nid=0x1304 in Object.wait() [0x8baf2000]  
  2.    java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)  
  3.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  4.     - waiting on <0xa9cb50e0> (a org.marshal.WaitThread)  
  5.     at java.lang.Object.wait(Object.java:502)  
  6.     at org.marshal.WaitThread.run(WaitThread.java:8)  
  7.     - locked <0xa9cb50e0> (a org.marshal.WaitThread)  
  8.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  
  9.   
  10. "A" prio=10 tid=0x08171c00 nid=0x1303 in Object.wait() [0x8bb43000]  
  11.    java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)  
  12.     at java.lang.Object.wait(Native Method)  
  13.     - waiting on <0xa9cb50e0> (a org.marshal.WaitThread)  
  14.     at java.lang.Object.wait(Object.java:502)  
  15.     at org.marshal.WaitThread.run(WaitThread.java:8)  
  16.     - locked <0xa9cb50e0> (a org.marshal.WaitThread)  
  17.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  

 A和B线程都进入了”wait set“。B线程也拿到过这个Monitor，因为A线程释放过了，这也验证上面的话，他们都在等待得而复失的<0xa9cb50e0>。

 

基于我们经常讨论到的死锁问题，构造一段代码如下

 

Java代码  
  1. public class DeadThread implements Runnable{  
  2.       
  3.     private Object monitor_A = new Object();  
  4.       
  5.     private Object monitor_B = new Object();  
  6.       
  7.     public void  method_A(){  
  8.          synchronized(monitor_A) {   
  9.                synchronized(monitor_B) {   
  10.                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" invoke method A");  
  11.                }                  
  12.            }          
  13.     }  
  14.       
  15.     public void  method_B(){  
  16.          synchronized(monitor_B) {   
  17.                synchronized(monitor_A) {   
  18.                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" invoke method B");  
  19.                }                  
  20.            }          
  21.     }     
  22.   
  23.     public void run() {       
  24.         for(int i=0;i<1;i--){               
  25.             method_A();            
  26.             method_B();                        
  27.         }              
  28.     }  
  29.        
  30.   public static void main(String[] args) {    
  31.       DeadThread t1 = new DeadThread();    
  32.        Thread ta = new Thread(t1, "A");    
  33.        Thread tb = new Thread(t1, "B");    
  34.     
  35.        ta.start();    
  36.        tb.start();   
  37.   }   
  38. }  

  对应的stack:

 

Java代码  
  1. "B" prio=10 tid=0x0898d000 nid=0x269a waiting for monitor entry [0x8baa2000]  
  2.    java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)  
  3.     at org.marshal.DeadThread.method_A(DeadThread.java:11)  
  4.     - waiting to lock <0xaa4d6f88> (a java.lang.Object)  
  5.     - locked <0xaa4d6f80> (a java.lang.Object)  
  6.     at org.marshal.DeadThread.run(DeadThread.java:28)  
  7.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  
  8.   
  9. "A" prio=10 tid=0x0898b800 nid=0x2699 waiting for monitor entry [0x8baf3000]  
  10.    java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)  
  11.     at org.marshal.DeadThread.method_B(DeadThread.java:19)  
  12.     - waiting to lock <0xaa4d6f80> (a java.lang.Object)  
  13.     - locked <0xaa4d6f88> (a java.lang.Object)  
  14.     at org.marshal.DeadThread.run(DeadThread.java:29)  
  15.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  

 同时注意到，在stack trace尾部信息

 

Java代码  
  1. Found one Java-level deadlock:  
  2. =============================  
  3. "B":  
  4.   waiting to lock monitor 0x089615d8 (object 0xaa4d6f88, a java.lang.Object),  
  5.   which is held by "A"  
  6. "A":  
  7.   waiting to lock monitor 0x08962258 (object 0xaa4d6f80, a java.lang.Object),  
  8.   which is held by "B"  
  9.   
  10. Java stack information for the threads listed above:  
  11. ===================================================  
  12. "B":  
  13.     at org.marshal.DeadThread.method_A(DeadThread.java:11)  
  14.     - waiting to lock <0xaa4d6f88> (a java.lang.Object)  
  15.     - locked <0xaa4d6f80> (a java.lang.Object)  
  16.     at org.marshal.DeadThread.run(DeadThread.java:28)  
  17.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  
  18. "A":  
  19.     at org.marshal.DeadThread.method_B(DeadThread.java:19)  
  20.     - waiting to lock <0xaa4d6f80> (a java.lang.Object)  
  21.     - locked <0xaa4d6f88> (a java.lang.Object)  
  22.     at org.marshal.DeadThread.run(DeadThread.java:29)  
  23.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)  
  24.   
  25. Found 1 deadlock.  

  stack中直接报告了Java级别的死锁，够智能吧。

 

第三部分：HotSpot VM Thread

 

Java代码  
  1. "Low Memory Detector" daemon prio=10 tid=0x097eb000 nid=0xa9f runnable [0x00000000]    
  2.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE    
  3.     
  4. "CompilerThread0" daemon prio=10 tid=0x097e9000 nid=0xa9e waiting on condition [0x00000000]    
  5.    java.lang.Thread.State: RUNNABLE   

 

JVM管理的内部线程，这些内部线程都是来执行native操作的，可以不必太关注。

 

第四部分： HotSpot GC Thread

 

Java代码  
  1. "GC task thread#0 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x08726800 nid=0x1e30 runnable  
  2.   
  3. "GC task thread#1 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x08727c00 nid=0x1e31 runnable  

  当虚拟机打开了parallel GC，这些线程就会定期地GC清理。

 

第五部分：JNI global references count

 

Java代码  
  1. JNI global references: 2131  

 JNI (Java Native Interface)全局引用也是受垃圾回收器管理。它的作用是防止回收到那些在native代码上还是被引用的，但是在java代码中却没有存活必要的引用。对于防止因为应用代码中直接使用native库或者第三方的一些监控工具的内存泄漏有非常大的帮助。

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