如何进行ThreadDump问题分析
今天就跟大家聊聊有关如何进行ThreadDump问题分析，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。
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1. 概述
随着系统日益增大，代码结构日渐复杂，经过验收测试的系统可能在实际生产环境下表现的一塌糊涂，也可能非常棒。因此通过QA并不能保证系统不会发生内存泄漏，往往流量越大泄露的越快，最后导致系统崩溃。比如在某个时间点系统一直出现TimeOut、或者系统突然处理速度急剧下降等问题。对于开发人员就非常棘手了，很多人根本一头雾水，基本上就是拍脑袋瞎猜了。其实发现此类问题定位的技术主要有内存泄漏定位、线程堆栈分析等。
线程堆栈概述
线程堆栈也就是所谓的线程调用栈（都是独立的），在Java线程堆栈式JVM线程状态的一个瞬时快照，快照包含了当前时刻所有线程的运行状态，包括每一个线程的调用栈，锁的持有等信息。每个虚拟机都提供了Thread Dump的后门帮助我们导出堆栈信息。借助线程堆栈会帮助我们迅速地缩小问题的范围， 找到突破口， 命中目标 。
线程堆栈一般包含的信息：1、线程名字，ID，线程的数量 2、线程运行状态、锁的状态（锁被哪个线程持有，哪个线程在等待） 3、函数调用层级关系。包括了完整类名，方法名，源代码行数
线程堆栈信息的多少，依赖于你系统的复杂度，借助堆栈信息，可分析很多问题，如线程死锁、锁竞争、死循环、识别耗时操作等。在多线程场景下进行稳定问题分析和性能分析他是最有效的方法，多数情况甚至无需了解系统就可以进行相应分析。
当然，线程堆栈也不是万能的，因为其是瞬时快照，所以对已消失没有留下痕迹的信息，是无法追踪历史的。这种情况只能借助于监控系统和日志进行分析。如连接池中的连接被哪些线程使用了没有被释放这类问题。其实也就是说线程堆栈分析的都是非功能性的问题。
线程堆栈善于分析以下问题：1、系统无缘无故CPU过高 2、系统挂起，无响应 3、系统运行越来越慢 4、线程死锁、死循环、饿死等。 5、由于线程数量太多导致系统失败（如无法创建线程等）
输出堆栈1、unix/Linux 使用kill -3 pid 进行转储 2、可以使用VisualVM等直接查看转储 3、JDK1.5以上的可以使用Thread.getStackTrace() 控制堆栈自动打印
2. 关于线程
只有实际操作了你才能更加的理解其概念，上一个DEMO
/**
* Created by QIANG on 2017/9/29
*/
public class ThreadTest {
Object obj1 = new Object();
Object obj2 = new Object();
public void fun1(){
synchronized (obj1){
fun2();
}
}
public void fun2(){
synchronized (obj2){
while (true){
System.out.println("我要一直跑跑跑。。。");
}
}
}
public static void main(String[] args){
ThreadTest aa = new ThreadTest();
aa.fun1();
}
}这里我是用VisualVM 打印线程堆栈，在完整的堆栈信息中我们可以看到各种系统线程，限于篇幅原因只留下我关注的信息
2017-10-19 10:46:09 Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.144-b01 mixed mode): "main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000002737000 nid=0x5d1c runnable [0x000000000270f000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method) at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:326) at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:82) at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:140) - locked <0x0000000081e1c728> (a java.io.BufferedOutputStream) at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:482) - locked <0x0000000081e1c0a0> (a java.io.PrintStream) at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:221) at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:291) at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:104) - locked <0x0000000081e1c058> (a java.io.OutputStreamWriter) at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185) at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:527) - eliminated <0x0000000081e1c0a0> (a java.io.PrintStream) at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:669) at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:806) - locked <0x0000000081e1c0a0> (a java.io.PrintStream) at com.ecej.test.Thread.ThreadTest.fun2(ThreadTest.java:21) - locked <0x0000000081e0a300> (a java.lang.Object) at com.ecej.test.Thread.ThreadTest.fun1(ThreadTest.java:14) - locked <0x0000000081e1c0c0> (a java.lang.Object) at com.ecej.test.Thread.ThreadTest.main(ThreadTest.java:28) Locked ownable synchronizers: - None "VM Thread" os_prio=2 tid=0x0000000017928800 nid=0x3160 runnable "VM Periodic Task Thread" os_prio=2 tid=0x000000001a2d8000 nid=0x3dac waiting on condition
线程堆栈是从下往上看，借助这些信息当前系统做了什么就一目了然了。从main线程堆栈看出， - locked <0x0000000081e1c0c0> (a java.lang.Object) 这句代表该线程已经占有锁，锁ID为0x0000000081e1c0c0，这个ID是系统自动生成的，只需要知道每次打印堆栈同一ID表示同一个锁就行了。
分析下堆栈第一行信息"main" （线程名字）#1 prio=5（线程优先级） os_prio=0 tid=0x0000000002737000（线程ID） nid=0x5d1c（线程对应本地线程ID） runnable（线程状态） [0x000000000270f000]（线程占用内存地址）
nid=0x5d1c（线程对应本地线程ID） 这个大家看的有点懵逼，因为java我们开启一个线程就必然对应JVM中一个本地线程，也就是说本地线程数和java线程堆栈线程数相同。 在linux下我们可以使用以下方式：
使用ps -ef | grep java 获得Java进程ID。
使用pstack
获得Java虚拟机的本地线程的堆栈6。
如获得Thread 8 (Thread 4067802000 (LWP 3356))，其中Thread 4067802000 (LWP 3356)都是表示为本地线程ID。这里LWP 就对应了ThreadDump中的nid(native thread id ),只是nid用的是16进制表示的。分析得知，java线程和本地线程是同一个东西，本地线程才是真正的线程实体。
继续分析标识，其中“runable”表示当前线程处于运行状态。这个runable标识只能表示在JVM中此线程处于运行状态，熟悉线程的同学一定知道，此状态不代表真的在消耗PU。处于Runable的线程只能说明该线程没有被阻塞在java的wait\sleep上，也没有等待在锁上。但如果该线程调用了本地方法，而本地方法处于等待状态，那JVM是不知道本地代码中发生了什么，尽管当前线程实际处于阻塞状态，但实际显示出来的还是runable状态，这种情况不消耗CPU。看个例子：
java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
在实际中socket的本地方法大多数时间是阻塞的，除非缓冲区有数据。因此我们在分析哪个线程在消耗大量CPU时， 不能以这个"runnable"字样作为判断该线程是否消耗CPU的依据。 我们常在线程堆栈中发现".init"或者".clinit"字样的函数， 比如下面得信息 at java.util.logging.LogManager.
“.”表示当前正在执行类的初始化。“
类初始化:编译器把类的变量初始化语句和类型得静态初始化器都收集到cllinit方法内，只能由JVM调用并保证线程安全。再初始化前必须保证其超类已经被初始化。
并非所有的类都会拥有一个
说白话一点就是类是初始化静态变量的，final static 直接进常量池了，不在此步骤。这一阶段其实就是类加载的最后一阶段。对象的初始化是代表了此对象生命周期的开始，只是调用了构造方法包括其里面的内容。
3. 关于锁
在进行堆栈解读前再了解下锁的基本常识，大家都知道wait()\sleep()的重大区别吧。相同点就是都释放CPU，不同点就是wait()释放锁而sleep()不释放。
从上边例子的堆栈信息可以看出锁的重要信息： 1、当一个线程占有一个锁时，线程堆栈会打印 - locked <0x0000000081e06858> (a java.io.InputStreamReader) 2、当一个线程正在等待其它线程释放该锁， 线程堆栈中会打印—waiting to lock <0x0000000081e06858> 3、当一个线程占有一个锁， 但又执行到该锁的wait()上， 线程堆栈中首先打印locked,然后又会打印—waiting on <0x0000000081e06858>
从解读中可以看出锁有三个重要的特征字：locked,waiting to lock,waiting on,了解这三个特征字， 就能够对锁进行分析了 。大多数是有一个 -—waiting to lock就必然有一个locked,当然有时候你也会找不到locked，因为一个线程释放锁和另一个线程被唤醒有一个空窗期，这时候转储就会发生此种情况。
4. 关于状态
借助堆栈可以分析很多类型问题，CPU消耗分析是堆栈的一个重要内容，先看下java的线程流转图（图来源于网络）
下面说下堆栈中的线程状态
RUNABLE 从JVM来说，此状态就是线程正在运行，但是咧，实际上他不一定消耗CPU，有可能是正在进行网络IO，此时线程大多数是被挂起的，只有当数据到达后，线程才会重新被唤醒，挂起发生在本地代码（Native）中,JVM其实根本就不知道（可不是调用wait/sleep）。
来个例子，下面的堆栈表示了当前程序正在从网络读取数据。
Thread-39" daemon prio=1 tid=0x08646590 nid=0x666d runnable [5beb7000..5beb88b8] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
下面这个堆栈表示了线程实实在在的在消耗CPU
"Thread-444" prio=1 tid=0xa4853568 nid=0x7ade runnable [0xafcf7000..0xafcf8680] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at org.apache.commons.collections.ReferenceMap.getEntry(Unknown Source) at org.apache.commons.collections.ReferenceMap.get(Unknown Source)
TIMED_WAITING(on object monitor) 表示当前线程被挂起一段时间，正在执行obj.wait(int time)方法
"JMX server connection timeout 16" #16 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001a59f000 nid=0x5a74 in Object.wait() [0x000000001b7df000] java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method) - waiting on <0x0000000081f218e0> (a [I) at com.sun.jmx.remote.internal.ServerCommunicatorAdmin$Timeout.run(ServerCommunicatorAdmin.java:168) - locked <0x0000000081f218e0> (a [I) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
TIMED_WAITING(sleeping) 表示当前线程被挂起一段时间,即正在执行Thread.sleep(intt ime)方法
"Comm thread" daemon prio=10 tid=0x00002aaad4107400 nid=0x649f waiting on condition [0x000000004133b000..0x000000004133ba00] java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method) at org.apache.hadoop.mapred.Task$1.run(Task.java:282) at java.lang.Thread.run(Thread.java:619)
TIMED_WAITING(parking) 当前线程被挂起一段时间,即正在执行Thread.sleep(int time)方法 ，就是执行本地方法的sleep
"RMI TCP" daemon prio=6 tid=0x0ae3b800 nid=0x958 waiting on condition [0x17eff000..0x17effa94] java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking ）
WAINTING(on object monitor) 当前线程被挂起， 即正在执行obj.wait()方法 (无参数的wait()方法)
"IPC Client" daemon prio=10 tid=0x00002aaad4129800 nid=0x649d in Object.wait() [0x039000] java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
SO,处于TIMED_WAITING、 WAINTING状态的线程一定不消耗CPU. 处于RUNNABLE的线程， 要结合当前线程代码的性质判断， 是否消耗CPU. • 如果是纯Java运算代码， 则消耗CPU. • 如果是网络IO,很少消耗CPU. • 如果是本地代码， 结合本地代码的性质判断(可以通过pstack/gstack获取本地线程堆栈)，如果是纯运算代码， 则消耗CPU, 如果被挂起， 则不消耗CPU,如果是IO,则不怎么消耗CPU。
看完上述内容，你们对如何进行ThreadDump问题分析有进一步的了解吗？如果还想了解更多知识或者相关内容，请关注创新互联行业资讯频道，感谢大家的支持。
新闻名称：如何进行ThreadDump问题分析
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